Влияние препарата Рибав-Экстра и пониженных температур на ферментативную активность растений кукурузы

Известно, что процесс адаптации растений к неблагоприятным условиям внешней среды происходит при активном участии антиоксидантной системы, контролирующей в клетках уровень активных форм кислорода (АФК) [2]. Эффективность функционирования антиоксидантной системы обусловлена уровнями низкомолекулярных компонентов и активностью антиоксидантных ферментов. Важную роль в защите клеток растений от АФК играют антиоксидантные ферменты, в том числе такие, как аскорбатпероксидаза и каталаза, участвующие в детоксикации Н2О2 в клетках растений [4].

В связи с этим исследовали действие природного регулятора роста Рибав-экстра на активность ферментов аскорбатпероксидазы и каталазы в листьях растений кукурузы в условиях низкотемпературного стресса.

Материалом исследования служил препарат Рибав-экстра. Действующее вещество 0,00152 г/л L-аланин + 0,00196 г/л L-глутаминовой кислоты. Продукт метаболизма микоризных грибов, выделенных из корней женьшеня. Объектом исследования являлись семена и растения кукурузы ( Zea mays L.) сорта Попкорн.

Семена кукурузы обрабатывали препаратом Рибав-экстра в концентрациях от 105־ до 108־ % в течении 16 ч. После этого их высевали в сосуды с почвой; растения выращивали в условиях вегетационного опыта в при t 20–22 °С, 12-ча- совом световом дне до 2–3 настоящих листьев. С момента достижения проростками кукурузы возраста 11-и суток сосуды с растениями помещали в холодильную камеру с t 4 °С на 16 ч. Сразу после охлаждения и через сутки после охлаждения определяли ферментативную активность каталазы и аскорбатпероксидазы. В качестве контроля служили растения, не обработанные препаратом Рибав-экстра.

Известно, что при охлаждении растений (кукуруза, рис, огурец) обнаруживается резкое снижение активности каталазы, более значительное у теплолюбивых генотипов. Степень холодоустойчивости растений коррелирует с активностью каталазы. В период последействия охлаждения у холодоустойчивых линий риса и кукурузы было отмечено восстановление активности фермента, а у теплолюбивых – снижение. Все это указывает на участие каталазы в защите теплолюбивых растений от действия пониженных температур. В то же время известно, что активность каталазы в проростках кукурузы при акклиматизации или охлаждении либо не изменялась, либо возрастала. В период последействия охлаждения у контрастных по холодоустойчивости сортов огурца активность каталазы возрастала одинаково [3].

Результаты исследования показали, что до охлаждения растений активность каталазы была примерно одинаковой во всех вариантах опыта (табл. 1).

Таблица 1

Активность каталазы в листьях растений кукурузы, обработанных препаратом Рибав-экстра после охлаждения, ммоль/г ткани, мин

Охлаждение растений кукурузы приводило к снижению активности фермента. У необработанных биопрепаратом растений после гипотермии активность каталазы снижалась на 20 %. Предпосевная обработка растений препаратом Рибав-экстра в концен- трации 10-5 % максимально снижала активность фермента после охлаждения (на 45 % по сравнению с неохлажденным контролем). У обработанных препаратом растений кукурузы в концентрациях 10-6 % и 10-7 % не наблюдалось изменений в активности каталазы сразу после воздействия низких температур. У растений, обработанных биопрепаратом в концентрации 10-8 %, сразу после охлаждения величина исследуемого параметра была ниже на 7 % по сравнению с неохлаждав-шимся контролем (см. табл. 1).

Определение активности каталазы в последействии охлаждения показали восстановление ферментативной активности. Спустя сутки после охлаждения активность каталазы возрастала, однако степень восстановления активности была неодинаковой в различных вариантах. Растения без обработки Рибав-экстра (контроль) в последействии пониженных температур практически восстановили активность фермента. У растений, обработанных препаратом в концентрации 10-5 %, активность фермента даже спустя 24 ч после охлаждения была на 20 % ниже неохлаждавшегося контроля. Предпосевная обработка Рибав-экстра в концентрациях 10-6 и 10-7 % и в последействии охлаждения не приводила к изменению активности каталазы, различий с контролем не наблюдали. При обработке семян самой низкой концентрацией биопрепарата 10-8 % также наблюдали восстановление ферментативной активности в период наблюдения, но значения исследуемого параметра здесь были на 5 % ниже, чем в контроле.

Аскорбатпероксидаза принимает участие в регуляции метаболизма в ходе онтогенеза и имеет особое значение для растений в обеспечении быстрой приспособляемости к постоянно меняющимся условиям внешней среды. При этом активность аксорбатперок-сидазы снижается при действии неблагоприятных факторов [1].

Наше исследование показало аналогичную тенденцию в динамике активности ак-сорбатпероксидазы (табл. 2). До охлаждения растений их ферментативная активность была приблизительно одинаковой во всех исследуемых вариантах. Максимальное подавление активности фермента наблюдалось сразу после охлаждения у контрольных растений, она была на 26 % ниже, чем до холодового воздействия. Охлаждение растений, обработанных Рибав-экстра в концентрации 10-5 %, снижало активность аскорбатпероксидазы на 23 % по сравнению с неохлаждав-шимся контролем. Предпосевная обработка препаратом в концентрациях 10-6 и 10-7 % не вызывала подавления активности фермента после холодового воздействия. Подавление активности аскорбатпероксидазы прослеживалось и в варианте с концентрацией биопрепарата 10-8 %. Уровень активности фермента был ниже на 10 % по сравнению с контрольными растениями без охлаждения.

Таблица 2

Активность аскорбатпероксидазы в листьях растений кукурузы, обработанных препаратом

Рибав-экстра, мкмольхг^-1хмин^-1

Наблюдения в последействии охлаждения показали восстановление активности фермента во всех исследуемых вариантах, различий с неохлаждавшимся контролем не отмечалось. Через 24 ч активность аскорбатпероксидазы была практически одинаковой вне зависимости от обработки биопрепара- том. Действие Рибав-экстра проявлялось лишь в повышении ферментативной активности сразу после охлаждения.

Таким образом, действие препарата Ри-бав-экстра направлено на снятие окислительного стресса и зависит от его концентрации. Наиболее эффективными оказались концентрации биопрепарата 10-6 и 10-7 %. ствуя снижению их активности в период Возможно, Рибав-экстра принимает участие действия и последействия неблагоприятных в регуляции активности ферментов, препят- факторов.