|
ЧЕРНІВЕЦЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ УНІВЕРСИТЕТ
ім. Ю.ФЕДЬКОВИЧА
ПЛАТОНОВА
Алла Анатоліївна
УДК 577.152:581.5
СТАН АНТИОКСИДАНТНОЇ СИСТЕМИ
ПРОРОСТКІВ ГОРОХУ (PISUM SATIVUM L.)
ЗА ДІЇ ІОНІВ КАДМІЮ, ТАЛІЮ ТА СВИНЦЮ
03.00.04 - біохімія
А в т о р е ф е р а т
дисертації на здобуття наукового ступеня
кандидата біологічних наук
Чернівці - 1999
Дисертацією є рукопис
Робота виконана в Чернівецькому державному
університеті ім. Ю.Федьковича.
Науковий керівник: доктор біологічних наук, професор,
академік АН ВШ України,
Костишин Степан Степанович,
завідувач кафедри біохімії і експеримен-
тальної екології, ректор Чернівецького
державного університету ім.Ю.Федьковича
Офіційні опоненти:
доктор біологічних наук, професор Мещишен Іван Федорович,
завідувач кафедри медичної хімії Буковинської державної
медичної академії;
доктор біологічних наук, професор Терек Ольга Іштванівна,
завідувач кафедри фізіології рослин Львівського державного університету ім. І. Франка
Провідна установа – Київський університет ім.Тараса Шевченка, кафедра біохімії
Захист дисертації відбудеться «_16_» _червня 1999 р. о 1400 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 76.051.05 при Чернівецькому державному університеті ім.Ю.Федьковича (274012, м.Чернівці, вул. Коцюбинського, 2).
З дисертацією можна ознайомитися в бібліотеці Чернівецького державного університету ім. Ю.Федьковича (274012, м.Чернівці, вул. Л.Українки, 23).
Автореферат розісланий «15» травня 1999 р.
Вчений секретар
спеціалізованої вченої
ради, доцент Г.П.Копильчук
ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ
АКТУАЛЬНІСТЬ ТЕМИ. Активiзацiя впливу антропогенного фактора за останнi роки призвела до загострення численних проблем, пов'язаних зi станом навколишнього середовища. Однiєю з них є порушення функцiонування захисних систем живих органiзмiв пiд впливом несприятливих факторiв довкiлля.
Важкi метали (ВМ) за темпами їх нагромадження в бiосферi та рiвнем токсичностi, порiвняно з iншими інгредієнтами промислових викидiв, становлять найбiльшу небезпеку для середовища. З групи важких металiв кадмiй i свинець знайшли широке використання в рiз-них галузях промисловостi. Це призвело до рiзкого пiдвищення їх вмiсту в оточуючому середовищi, що, в свою чергу, викликало збiльшення їх кiлькостi в тканинах рослин та тварин [Ильин В.Б., 1991; Трахтенберг И.М. и др., 1998]. Талiй привертає увагу багатьох дослiдникiв як один з найбiльш токсичних металiв, бiологiчна роль якого в живих органiзмах ще до кiнця не з'ясована [Спиридонова В.С. и др., 1977].
Адаптацiя рослин до рiзноманiтних негативних впливiв передбачає мобiлiзацiю або ж формування вiдповiдних захисних систем. Стiйкiсть рослин до впливу важких металiв забезпечується молекулярними та фiзiологiчними механiзмами i залежить як вiд при-роди металу, так i вiд видових особливостей органiзму [Wagner I.G. et. al., 1989; Феник С.И. и др., 1995].
Важливою захисною системою рослин є система глутатiону, яка захищає органiзм вiд згубної дiї продуктiв пероксидного окиснення лiпiдiв (ПОЛ), регулює окисно-вiдновнi процеси, знешкод-жує ксенобiотики, виконує радiопротекторнi функцiї [Alscher R.G., 1989; Deneke S.M. et. al., 1989]. До системи захисту органiзму вiд ушкоджень внаслiдок пероксидного окиснення лiпiдiв належать також ферменти знешкодження активних форм кисню - супероксиддисмутаза (СОД) i каталаза. Фiзiологiчна антиоксидант-на система забезпечує пiдтримання гомеостазу при дiї рiзних екстремальних агентiв, в тому числi й iонiв важких металiв [Меньщикова Е.Б. и др., 1993; Гуральчук Ж.З., 1994].
У зв'язку із викладеним вивчення стану захисних систем рослин за умов дiї iонiв важких металiв, зокрема кадмiю, талiю та свинцю є досить актуальним.
ЗВ'ЯЗОК РОБОТИ З НАУКОВИМИ ПРОГРАМАМИ, ПЛАНАМИ, ТЕМАМИ. Робота проводилась з 1995 по 1998 рiк на кафедрi бiохiмiї i експериментальної екологiї Чернівецького держав-ного університету ім. Ю. Федьковича i є фрагментом наукової тематики кафедри "Дослiдження пiслядiї радiацiйного та хiмiчного забруднення на життєдiяльнiсть живих органiзмiв", № держреєстрації 0194V 028027.
МЕТА І ЗАДАЧІ ДОСЛІДЖЕННЯ. Мета: з’ясувати особли-вості функціонування антиоксидантної системи проросткiв гороху за умов дво-, п'яти- та восьмидобового впливу iонiв кадмiю, свинцю i талiю в лабораторних умовах.
Вiдповiдно до мети поставлено наступні завдання:
1. Визначити вмiст малонового альдегiду (МА) в пагонах та коренях проросткiв гороху за дiї iонiв кадмiю, талiю i свинцю.
2. Дослiдити активнiсть супероксиддисмутази i каталази в проростках гороху при дiї iонiв дослiджуваних металiв.
3. Вивчити стан системи глутатiону в пагонах та коренях про-росткiв гороху за умов впливу дослiджуваних екзогенних факторiв.
4. Дослiдити вплив iонiв кадмiю, талiю та свинцю на бiомет-ричнi показники проросткiв гороху.
НАУКОВА НОВИЗНА ОДЕРЖАНИХ РЕЗУЛЬТАТІВ.
В роботi вперше вивчено вплив iонiв талiю, кадмiю і свинцю на стан антиоксидантної системи та вмiст малонового альдегiду в проростках гороху на раннiх стадiях онтогенезу рослин. Виявлено активацію антиоксидантної системи проростків гороху за умов 2-добового впливу досліджуваних метал-іонів та зниження активності ферментів антиоксидантного захисту при їх 8-добовій дії.
Показано, що найбiльший вплив на змiну дослiджуваних бiохiмiчних показникiв у проростках гороху мали iони талiю, кадмiю та свинцю в концентрацiях 10-5 i 10-4 М.
Вперше встановлено, що з усiх дослiджуваних бiохiмiчних показникiв специфiчним до впливу iонiв важких металiв є вмiст вiдновленого глутатiону.
Виявлено залежнiсть мiж вмістом відновленого глутатіону в коренях проростків гороху та концентрацiєю iонiв кадмiю i талiю в поживному середовищi.
ПРАКТИЧНЕ ЗНАЧЕННЯ ОДЕРЖАНИХ РЕЗУЛЬТАТІВ.
Отриманi результати та їх узагальнення доповнюють i поглиблюють існуючі уявлення про дiю іонів важких металiв на рослинний органiзм, а також дають змогу з’ясувати особливості функціонування захисних систем рослин за умов дії іонів кадмію, талію та свинцю.
Рівень вiдновленого глутатiону може служити показником реакцiї-вiдповiдi рослинного організму на вплив iонiв важких металiв i стан гомеостазу рослин.
ОСОБИСТИЙ ВНЕСОК ЗДОБУВАЧА. Дисертантка самос-тiйно виконала експериментальну частину роботи, пiдiбрала та опра-цювала лiтературнi джерела, пiдготувала до друку всi науковi робо-ти, що вiдображають результати дисертацiї. Аналiз та обговорення отриманого матерiалу проведено спiльно з науковим керiвником.
АПРОБАЦІЯ РЕЗУЛЬТАТІВ ДИСЕРТАЦІЇ. Основнi резуль-тати роботи викладенi на Мiжнароднiй науково-практичнiй конфе-ренцiї "Демографiчна ситуацiя в Карпатському регiонi: реальнiсть, проблеми, прогнози на XXI столiття" (Чернiвцi-Київ, 1996), VI конфе-ренцiї молодих вчених, присвяченiй 50-й рiчницi з дня заснування Iнституту фiзiологiї рослин i генетики НАН України (Київ, 1996), VII Українському бiохiмiчному з'їздi (Київ, 1997), Міжнародній конфе-ренції "Онтогенез рослин у природному та трансформованому сере-довищі" (Львiв, 1998), I Всеукраїнській науковій конференції "Еколо-гічний стрес і адаптація у біологічних системах" (Тернопіль, 1998).
ПУБЛІКАЦІЇ. За матерiалами дисертацiйної роботи опублi-ковано 4 статті і 6 тез доповiдей.
СТРУКТУРА ТА ОБСЯГ РОБОТИ. Дисертація складається із вступу, огляду літератури (2 розділи), матеріалів і методів досліджень, результатів досліджень та їх обговорення (4 розділи), висновків і списку використаних джерел (220 джерел). Робота викладена на 122 сторінках, має у своєму складі 15 таблиць та 30 рисунків.
ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ
У першому розділі роботи подано огляд літератури, в якому висвітлено деякі екологічні аспекти техногенного забруднення оточу-ючого середовища важкими металами, зокрема іонами кадмію, талію та свинцю, розглянуто системи захисту рослин від різноманітних екзо-генних впливів.
У другому розділі описано матеріали та основні методи дослідження.
МАТЕРІАЛИ ТА МЕТОДИ ДОСЛІДЖЕНЬ
Об'єктами дослiджень були проростки гороху (Pisum sativum L.) сорту Орловчанин. Насiння пророщували на дистильованiй водi в термостатi при температурi +23 оС двi доби. В подальшому проростки переносили на поживне середовище Кнопа [Гродзінський Д.М. та ін., 1973], розведене дистильованою водою у спiввiдношеннi 1 : 2. В дослiд-них варiантах до поживного середовища додавали солі кадмiю i талiю у виглядi сульфатів та свинець у виглядi нітрату в кінцевих кон-центрацiях 10-7, 10-6, 10-5, 10-4 М дiючої речовини. Проростки вирощу-вали при температурi +23 оС, освiтленнi 2200 лк i 16-ти годинному свiтловому перiодi.
Визначення бiохiмiчних та бiометричних показникiв проводи-ли в пагонах i коренях чотирьох-, семи- та десятидобових проросткiв гороху.
Кількість малонового альдегіду визначали методом Владі-мірова Ю.А. та співавт. (1972). Дослідження активності супероксид-дисмутази [КФ 1.15.1.1] проводили за методикою Нашікімі та співавт. [Nashikimi N. et al., 1972] і Фріда [Fried R., 1975], а каталази [КФ 1.11.1.6] - методом Королюк М.А. та ін. (1988). Вмiст вiдновленого глутатiону визначали за методом Лея та співавт. [Lay M. et al., 1976]. Дослідження активності глутатіонзалежних ферментів проводили: глутатіон-S-трансферази [КФ 2.5.1.18] методом Гронвальда та ін. [Gronwald J.W. et al., 1987], глутатіонредуктази [КФ 1.6.4.2] за методом Йенне та співавт. [Yenne S.P. et al., 1989]. Вміст білку в об’єкті дослідження визначали за методом Лоурі [Lowry O.H. et al., 1951].
Iнтегральну оцiнку фiзiологiчного стану рослин проводили на основi таких бiометричних параметрiв: довжина i маса коренiв та пагонiв проросткiв гороху.
Статистичну обробку даних проводили загальноприйнятими методами варіаційної статистики [Полевой В.В. и др., 1978; Ива-
нов Ю.И. и др., 1990].
У третьому розділі приведені основні результати досліджень та їх обговорення.
РЕЗУЛЬТАТИ ТА ЇХ ОБГОВОРЕННЯ
Рядом авторів показано стимулювання вiльнорадикальних реакцiй пероксидного окиснення лiпiдiв (ПОЛ) за дії різноманітних стресових факторів [Trippi V.S. et al., 1989; Барабой В.А., 1991], проте вiдомостi про вплив важких металів на процеси лiпопероксидацiї в рослинних органiзмах досить малочисленні.
В результаті проведених біохімічних досліджень встановлено вірогідне підвищення вмісту малонового альдегіду, одного з кінцевих продуктів ПОЛ, в коренях проростків гороху за умов 2-добової дії іонів кадмію у концентраціях 10-7 М (6,06±0,381 мкмоль/г тканини при контрольному значенні 3,79±0,189 мкмоль/г), 10-6 М (6,33±0,424 мкмоль/г), 10-5 М (5,72±0,309 мкмоль/г) і 10-4 М (5,65±0,254 мкмоль/г). При дії іонів талію у концентраціях 10-5 і 10-4 М виявлено зниження вмісту МА в пагонах проростків гороху (3,96±0,261 і 3,18±0,252 мкмоль/г відповідно, в контролі - 5,24±0,241 мкмоль/г). Аналогічні зміни досліджуваного показника зафіксовано і за дії іонів свинцю у вказаних концентраціях (3,87±0,309 і 3,91±0,243 мкмоль/г).
За умов більш тривалого впливу (8 діб) Cd2+ у концентраціях 10-5 і 10-4 М відзначено достовірне збільшення кількості МА і в пагонах (5,73±0,318 і 6,86±0,376 мкмоль/г тканини при значенні 4,70±0,282 мкмоль/г у контролі), і в коренях (3,68±0,262 і 3,73±0,233 мкмоль/г, у контролі - 2,52±0,141 мкмоль/г) проростків гороху. Tl+ і Pb2+ у концентраціях 10-5, 10-4 М викликали підвищення вмісту МА лише в коренях проростків (при дії Tl+ - 3,45±0,231 і 3,42±0,280 мкмоль/г відповідно, при дії Pb2+ - 3,63±0,290 і 3,40±0,198 мкмоль/г).
Першочергове значення у знешкодженні активних форм кисню (супероксидного аніон-радикалу, пероксиду водню) належить антиоксидантним ферментам - супероксиддисмутазі та каталазі.
За умов 2-добового впливу іонів кадмію у концентраціях 10-6, 10-5, 10-4 М встановлено вірогідне зниження активності СОД, у порів-нянні з контролем, у пагонах та коренях проростків гороху. При дії іо-нів талію у концентрації 10-4 М в пагонах і коренях проростків зафік-совано підвищення активності ферменту. Аналогічні зміни досліджу-ваного показника виявлені і при дії 10-5, 10-4 М іонів свинцю (рис. 1).
Однак при збільшенні терміну впливу метал-іонів до 8 діб виявлено достовірне зниження активності супероксиддисмутази відносно контролю. В пагонах проростків гороху вказані зміни виявлені при дії іонів кадмію у концентраціях 10-5 і 10-4 М та при дії досліджуваних концентрацій (10-7-10-4 М) іонів талію (рис. 2). В коренях рослин активність СОД вірогідно зменшувалась за дії усіх досліджуваних концентрацій Cd2+ і Pb2+ та при дії 10-5, 10-4 М Tl+.
Підвищення активності супероксиддисмутази при дії іонів талію та свинцю у початковий термін пророщування може свідчити про активацію антиоксидантної системи, наслідком чого, ймовірно, є зменшення кількості активних форм кисню, що у кінцевому результаті не призводить до збільшення вмісту малонового альдегіду в пророст-ках гороху.
При вивченні 2-добової дії іонів кадмію, талію та свинцю на активність каталази в проростках гороху виявлено вірогідне зростання активності ферменту над контрольними величинами як в пагонах, так і в коренях проростків (винятком є концентрація 10-7 М Tl+ і 10-7 М Pb2+ в коренях) (рис. 3).
За умов більш тривалого впливу (8 діб) встановлено зниження активності каталази і в пагонах, і в коренях проростків гороху при дії іонів кадмію і талію у концентраціях 10-6, 10-5 і 10-4 М та іонів свинцю у концентрації 10-4 М. Pb2+ у концентрації 10-5 М викликав зміни досліджуваного показника лише в пагонах рослин (рис. 4).
Отже, за дії іонів кадмію, талію та свинцю на ранніх етапах впливу, можливо, проходить генерація активних форм кисню і тивною реакцією рослин є активація ферментів антиоксидантного захисту. Збільшення терміну дії метал-іонів призводить до виснаження антиоксидантної системи і активації пероксидного окиснення ліпідів в проростках гороху, що в свою чергу викликає зміну основних фізіолого-біохімічних процесів у рослинному організмі.
Вiдновлений глутатiон, як один iз основних сiрковмiсних ком-понентiв живих клiтин, має велике значення для клiтинного метабо-лiзму. Як антиоксидант, ГSН захищає нестабiльнi макромолекули вiд дiї вiльних радикалiв i пероксиду водню, що з'являються в рослинi при дiї окиснювальних стресiв [Smith I.K., 1985; Wingate V.P. et al., 1988].
Так, при 2-добовій дії іонів кадмію у концентрації 10-4 М виявлено підвищення вмісту ГSН лише в коренях проростків гороху (3,62±0,174 мкмоль/г тканини при значенні контролю 2,60±0,109 мкмоль/г), іони талію у вказаній концентрації викликали аналогічні зміни і в коренях (4,33±0,316 мкмоль/г), і в пагонах проростків (5,23±0,335 мкмоль/г, у контролі - 3,97±0,258 мкмоль/г), а при дії метал-іону у концентрації 10-5 М - лише в коренях (3,28±0,183 мкмоль/г).
При збільшенні терміну впливу іонів досліджуваних важких металів до 5 діб зафіксовано підвищення рівню ГSН в коренях про-ростків гороху за дії іонів свинцю у концентрації 10-4 М (2,05±0,123 мкмоль/г, у контролі - 1,53±0,078 мкмоль/г) та іонів кадмію у концентрації 10-5 і 10-4 М (2,34±0,106 і 4,78±0,302 мкмоль/г). При дії
іонів талію у концентраціях 10-6, 10-5 і 10-4 М аналогічні зміни відзна- чено і в пагонах (10,92±0,577, 12,11±0,593 і 12,24±0,765 мкмоль/г відповідно, при контрольному значенні 7,62±0,291 мкмоль/г), і в коре-нях (2,23±0,089, 3,11±0,180 і 4,30±0,274 мкмоль/г) проростків гороху.
За умов 8-добового впливу усіх досліджуваних концентрацій іонів кадмію і талію (10-7-10-4 М) виявлено підвищення вмісту ГSН як в пагонах, так і в коренях проростків гороху. Іони свинцю викликали аналогічні зміни в пагонах проростків, а при дії 10-4 М Pb2+ і в коренях рослин (рис. 5).
Як показали проведенi дослiдження, із збiльшенням концентрацiї iонiв кадмiю в поживному середовищi підвищувався вмiст вiдновленого глутатiону в коренях проросткiв гороху при дво- (r = 0,85), п'яти- (r = 0,96) та восьмидобовiй (r = 0,97) дiї метал-іону. Подiбним чином проростки гороху реагували i на збiльшення концентрацiї iонiв талiю в поживному середовищi (при дводобовому впливi r = 0,96, п'ятидобовому - r = 0,89, восьмидобовому - r = 0,72).
Отримані дані узгоджуються з літературними, адже відомо, що відповідною реакцією рослинного організму на окиснювальний стрес є посилений синтез ГSН [Alcher R.G., 1989]. Окрім того, є відомості про здатність іонів кадмiю і свинцю індукувати синтез металозв’язуючих низькомолекулярних тіолів - фiтохелатинів. Фiтохелатини cинте-зуються або з глутатiону, або ж з його бiосинтетичного попередника - γ-глутамiлцистеїну. Структурна подiбнiсть фiтохелатинiв з глутатiоном передбачає взаємозв'язок детоксикацiї ксенобiотикиків з внутрi-шньоклiтинним рiвнем ГSH [Косицин А.В. и др., 1983, Klapheck S. et al., 1995].
З’ясовано, що деякi електрофiльнi агенти сприймаються рослиною як ксенобiотики i виводяться з органiзму у виглядi хелатних сполук, в утвореннi яких бере участь вiдновлений глутатiон. Цей процес вiдбувається ферментативним шляхом за участю глутатiон-S-трансферази. Токсикологiчнi та бiохiмiчнi дослiдження свiдчать, що глутатiонова кон'югацiя є важливим шляхом детоксикацiї, яка здiй снюється водними i наземними рослинами та грунтовими мiкро-органiзмами [Field J.A. et al., 1996; Marrs K.A., 1996].
При вивченні впливу досліджуваних чинників на активність
глутатіон-S-трансферази в проростках гороху виявлено вірогідне підвищення активності ферменту на 5 добу дії іонів кадмію у концентрації 10-6 М в пагонах проростків, а в концентрації 10-7 М - в коренях. Зниження активності ГSТ відзначено в коренях проростків за дії 10-7 М Cd2+ (табл. 1).
За умов 5-добового впливу виявлено також вірогідне зростання активності ГSТ в пагонах і коренях проростків гороху при дії іонів талію у концентрації 10-4 М. За дії всіх досліджуваних концентрацій іонів свинцю (10-7-10-4 М) зафіксовано пригнічення ферментативної активності в коренях рослин.
На 8 добу дії іонів свинцю активність ГSТ достовірно знижувалась відносно контролю і в пагонах, і в коренях проростків гороху. Іони кадмію і талію викликали різнонаправлені зміни активності досліджуваного показника.
Таблиця 1
Активність глутатіон-S-трансферази в проростках гороху за умов впливу іонів важких металів (нмоль/ мг білка . хв, М ± m, n =8)
Примітка: * - вірогідні відмінності порівняно з контролем (p ≤ 0,05)
Другим глутатіонзалежним ферментом, що вивчався нами, є глутатіонредуктаза. Оскільки відновлений глутатіон і глутатіон-S-трансфераза беруть участь в реакціях хелатування електрофільних сполук, в тому числі й іонів важких металів, то таким чином стимулюють системи, які сприяють підвищенню вмісту глутатіону. Підтримання високого рівня ГSН в клітині здійснюється синтезом de novo і (або) редукцією окисненого глутатіону. Остання реакція прохо-дить за участю глутатіонредуктази.
При 5-добовій дії іонів Cd2+ у концентраціях 10-7, 10-6 М зафік-совано вірогідне підвищення активності глутатіонредуктази в паго-нах проростків гороху, а при дії 10-4 М метал-іону виявлено зниження активності ферменту. В коренях проростків встановлено достовірне підвищення активності ГР над контролем при дії іонів кадмію у концентраціях 10-7, 10-6, 10-4 М. За умов впливу досліджуваних концентрацій іонів свинцю (10-7-10-4 М) в коренях проростків гороху відзначено зниження активності глутатіонредуктази (табл. 2).
Таблиця 2
Активність глутатіонредуктази в проростках гороху за умов впливу іонів важких металів (мкмоль/ мг білка . хв, М ± m, n =8)
Примітка: * - вірогідні відмінності порівняно з контролем (p ≤ 0,05)
При збільшенні терміну впливу метал-іонів (8 діб) відзначено вірогідне підвищення активності глутатіонредуктази, в порівнянні з контрольними величинами, в пагонах проростків при дії Cd2+ у концентраціях 10-7, 10-6, 10-5 М; в коренях - при дії 10-4 М метал-іону. Зниження активності ферменту виявлено в коренях проростків гороху при дії мінімальної концентрації (10-7 М) іонів кадмію.
Іони талію у концентрації 10-7 і 10-6 М викликали достовірне підвищення активності ГР в пагонах проростків гороху.
За умов 8-добового впливу досліджуваних концентрацій іонів свинцю виявлено зниження активності ГР в коренях проростків, а підвищення активності ферменту зафіксовано в пагонах рослин при дії максимальної (10-4 М) концентрації Pb2+.
Аналізуючи отримані результати можна припустити, що зрос-тання внутрішньоклітинного вмісту відновленого глутатіону за умов дії іонів кадмію, талію та свинцю відбувалось як за рахунок підви-щення активності ГР, яка каталізує реакцію відновлення окисненого глутатіону, так і за рахунок біосинтезу ГSН de novo.
При вивченні біометричних показників проростків гороху виявлено негативну залежність між збільшенням концентрації іонів кадмію і талію в середовищі росту та довжиною і масою пагонів та коренів проростків впродовж досліджуваного терміну.
Найбільші зміни довжини пагонів та коренів проростків гороху виявлені за умов впливу іонів талію. Незначні зміни біометричних по-казників відбувалися при дії іонів свинцю. Іони кадмію займали про-міжне положення за наслідками впливу на вивчені показники (рис. 6).
Аналогічну тенденцію виявлено і при вивченні впливу іонів кадмію, талію та свинцю на масу проростків гороху (рис. 7).
Отже, досліджувані нами іони важких металів за рівнем токсичності, стосовно біометричних показників проростків гороху, можна розташувати в наступний ряд: Tl+ > Cd2+ > Pb2+.
ВИСНОВКИ
1. Проявом захисної реакції проростків гороху на ранніх етапах впливу (2 доби) досліджуваних концентрацій (10-7-10-4 М) іонів кадмію, талію і свинцю є активація антиоксидантної системи рослин (підвищується вміст відновленого глутатіону, зростає активність супероксиддисмутази і каталази).
2. Восьмидобова дія іонів кадмію, талію та свинцю у концент-раціях 10-5, 10-4 М призводить до посилення процесів пероксидного окиснення ліпідів у проростках гороху, про що свідчить зростання в них рівня малонового альдегіду та зниження активності ферментів антиоксидантного захисту (супероксиддисмутази і каталази).
3. Реакцією проростків гороху на дію досліджуваних концент-рацій іонів кадмію, талію та свинцю є підвищення вмісту відновле-ного глутатіону в тканинах рослин і залежність цього показника як від концентрації метал-іонів у поживному середовищі, так і від терміну їх дії.
4. За умов п’ятидобової дії іонів свинцю у концентраціях 10-7 - 10-4 М знижується активність глутатіон-S-трансферази та глута-тіонредуктази в коренях проростків гороху, восьмидобової - і в коренях, і в пагонах. За дії досліджуваних концентрацій іонів кадмію і талію впродовж терміну експерименту закономірностей у зміні активності глутатіонзалежних ферментів не виявлено.
5. Між збільшенням концентрацій іонів кадмію і талію в поживному середовищі та біометричними показниками проростків гороху (довжина і маса) існує негативна кореляція. Порівняльний аналіз впливу досліджуваних концентрацій іонів важких металів на біометричні параметри проростків показав наступний їх екотоксичний ряд: талій > кадмій > свинець.
СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ
1. Платонова А.А., Костишин С.С. Післядія кадмію і талію на вміст відновленого глутатіону в проростках гороху (Pisum sativum L.)// Науковий вісник Чернівецького університету.- 1997.- Вип. 17. Біологія.- С. 3-12.
2. Платонова А.А. Стан глутатіонової системи гороху (Pisum sativum L.) при дії іонів свинцю// Науковий вісник Чернівецького університету.- 1998.- Вип. 20. Біологія.- С. 54-60.
3. Платонова А.А., Костишин С.С., Блошко М.М. Вміст відновленого глутатіону та активність глутатіонзалежних ферментів у проростках гороху (Pisum sativum L.) при дії іонів кадмію і талію// Физиология и биохимия культ. растений.- 1998.- Т. 30, № 4.- С. 264-270.
4. Платонова А.А., Костишин С.С. Вплив іонів свинцю на вміст малонового діальдегіду та активність антиоксидантних ферментів у проростах гороху (Pisum sativum L.) // Науковий вісник Чернівецького університету.- 1998.- Вип. 38. Біологія.- С. 95-100.
5. Платонова А.А., Блошко М.М. Вміст відновленого глутатіону у рослин Pisum sativum L. при дії хімічного забруднення// Тези доп. VI
Конференції молодих вчених «Актуальні проблеми фізіології рослин і генетики», Київ, 1996.- С. 63-64.
6. Bloshko M.M., Platonova A.A. Response evaluation of agricultural plants protective system on environment pollution by cadmium ions// Тези доп. Міжнар. наук.-практ. конф. «Демографічна ситуація в Карпатському регіоні: реальність, проблеми, прогнози на XXI століт-тя», Чернівці-Київ, 1996.- С. 187-189.
7. Платонова А.А., Блошко М.М., Костишин С.С. Вплив іонів кадмію і талію на стан глутатіонової системи гороху (Pisum sativum L.)// Тези доп. VII Укр. біохім. з'їзд, К.: Вид-во НАН України, 1997.-
Ч. 3.- С. 144-145.
8. Костишин С.С., Оплачко Л.Т., Юрієва О.В., Платонова А.А. Вплив іонів кадмію на вміст відновленого глутатіону та активність глутатіонзалежних ферментів в проростках гороху (Pisum sativum L.)// Матеріали міжн. конф. «Онтогенез рослин в природному та трансфор-мованому середовищі», Львів: Вид-во «Сполом», 1998.- С. 212-213.
9. Платонова А.А., Блошко М.М., Костишин С.С. Стан антиокси-дантної системи проростків гороху (Pisum sativum L.) в умовах дії іонів свинцю// Матеріали I Всеукраїнської наук. конф. «Екологічний стрес і адаптація в біологічних системах», Вид-во Тернопільського держ. пед. ун-ту, 1998.- С. 57-58.
10. Блошко М.М., Платонова А.А. Оцінка екотоксичності іонів важких металів у різних модельних системах рослин// Матеріали I Всеукраїнської наук. конф. «Екологічний стрес і адаптація в біологіч-них системах», Вид-во Тернопільського держ. пед. ун-ту, 1998.- С. 118-119.
Платонова А.А. Стан антиоксидантної системи проростків гороху (Pisum sativum L.) за дії іонів кадмію, талію та свинцю. Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата біологічних наук за спеціальністю 03.00.04 - біохімія. Чернівецький державний університет ім. Ю. Федьковича, Чернівці, 1999.
Захищається дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата біологічних наук, основні положення якої викладені в 10 наукових публікаціях. Дисертацію присвячено дослідженню впливу різних концентрацій (10-7-10-4 М) іонів кадмію, талію і свинцю на стан компонентів антиоксидантної системи та вміст малонового альдегіду в проростках гороху на початкових стадіях розвитку.
Встановлено посилення процесів пероксидного окиснення ліпідів у проростках гороху за умов 8-добової дії іонів кадмію, талію і свинцю, про що свідчить підвищення вмісту малонового альдегіду та зниження активності антиоксидантних ферментів (супероксид-дисмутази і каталази). Виявлено підвищення рівня відновленого глутатіону в проростках гороху за дії іонів кадмію, талію та свинцю і залежність цього показника як від концентрації метал-іонів у пожив-ному середовищі, так і від тривалості їх впливу. Не виявлено корелятивної залежності між вмістом ГSН та активністю глутатіон-редуктази в проростках гороху за дії іонів досліджуваних ВМ.
Ключові слова: Pisum sativum L., кадмій, талій, свинець, малоновий альдегід, антиоксидантна система.
Платонова А.А. Состояние антиоксидантной системы проростков гороха (Pisum sativum L.) при воздействии ионов кадмия, таллия и свинца. Рукопись.
Диссертация на соискание ученой степени кандидата биоло-гических наук по специальности 03.00.04 - биохимия. Черновицкий государственный университет им. Ю. Федьковича, Черновцы, 1999.
Защищается диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук, основные положения которой изло-жены в 10 научных публикациях. Диссертация посвящена исследова-нию влияния различных концентраций (10-7-10-4 М) ионов кадмия, таллия и свинца на состояние компонентов антиоксидантной системы и содержание малонового альдегида в проростках гороха на начальных стадиях развития.
На ранних стадиях воздействия (2 суток) исследуемих концентраций (10-7-10-4 М) ионов кадмия, таллия и свинца выявлена активация антиоксидантной системы проростков гороха (увеличение количества восстановленого глутатиона, активности супероксид-дисмутазы и каталазы).
В условиях 5-суточного влияния ионов свинца в концентра-циях 10-7-10-4 М зафиксировано снижение активности глутатион-S-трансферазы и глутатионредуктазы в корнях проростков гороха, 8-суточного - и в корнях, и в побегах. При воздействии ионов кадмия и таллия на протяжении исследуемого периода закономерности в изме-нении активности глутатионзависимых ферментов не обнаружено.
Установлено повышение уровня восстановленного глутатиона в проростках гороха при воздействии ионов кадмия, таллия и свинца и зависимость этого показателя как от концентрации металл-ионов в питательной среде, так и от длительности их воздействия. Обнаружена положительная зависимость между увеличением концентрации ионов кадмия и таллия в питательной среде и содержанием восстановленого глутатиона в корнях проростков гороха. Не выявлена коррелятивная зависимость между содержанием ГSН и активностью глутатионредуктазы в проростках гороха при воздействии ионов исследуемых тяжелых металлов.
В условиях 8-суточного действия ионов кадмия, таллия и свинца установлено усиление процессов пероксидного окисления липидов в проростках гороха, о чем свидетельствует повышение содержания малонового альдегида в проростках, а также снижение активности антиоксидантных ферментов (супероксиддисмутазы и каталазы).
При изучении влияния ионов исследуемых тяжелых металлов на биометрические показатели проростков гороха обнаружена отрицательная зависимость между увеличением концентрации ионов кадмия и таллия в питательной среде и длиной и массой проростков.
По степени токсичности (относительно биометрических показателей) исследуемые металл-ионы формируют следующий ряд: таллий > кадмий > свинец.
Ключевые слова: Pisum sativum L., кадмий, таллий, свинец, малоновый альдегид, антиоксидантная система.
| 
