БИОХИМИЧЕСКИЕ И АНАТОМО-МОРФОЛОГИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ РАСТЕНИЙ ТАБАКА В ПЕРИОД ПОСЛЕДЕЙСТВИЯ ИОНОВ МЕДИ
|
1. Обзор литературы 11
1.1 Тяжелые металлы как фактор абиотического стресса растений 11
1.2 Клеточная стенка и ее роль при ТМ-стрессе 11
1.3 Действие ионов меди на растения 12
1.4 Восстановление растений после ТМ-стресса 16
2. Материалы и методы 20
2.1 Объект исследования 20
2.2 Культивирование 20
2.3 Биометрические измерения 21
2.4 Определение биохимических параметров 21
2.4.1 Определение содержания пероксида водорода 21
2.4.2 Определение перекисного окисления липидов 22
2.4.3 Оценка содержания фенольных соединений 22
2.4.4 Определение активности антиоксидантных ферментов 22
2.4.5 Определение растворимого белка по Брэдфорд 22
2.5 Проведение белкового электрофореза 23
2.6 Статистическая обработка данных 23
3. Результаты и обсуждение 24
3.1 Подбор рабочих концентраций ионов меди 24
3.2 Анатомо-морфологические параметры растений табака после обработки ионами
меди 24
3.3 Биохимические маркеры стресса 27
3.4 Содержание фенольных соединений в тканях N. ta.ba.cum 29
3.5 Активность антиоксидантных ферментов 29
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 37
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ И ЛИТЕРАТУРЫ 38
1.1 Тяжелые металлы как фактор абиотического стресса растений 11
1.2 Клеточная стенка и ее роль при ТМ-стрессе 11
1.3 Действие ионов меди на растения 12
1.4 Восстановление растений после ТМ-стресса 16
2. Материалы и методы 20
2.1 Объект исследования 20
2.2 Культивирование 20
2.3 Биометрические измерения 21
2.4 Определение биохимических параметров 21
2.4.1 Определение содержания пероксида водорода 21
2.4.2 Определение перекисного окисления липидов 22
2.4.3 Оценка содержания фенольных соединений 22
2.4.4 Определение активности антиоксидантных ферментов 22
2.4.5 Определение растворимого белка по Брэдфорд 22
2.5 Проведение белкового электрофореза 23
2.6 Статистическая обработка данных 23
3. Результаты и обсуждение 24
3.1 Подбор рабочих концентраций ионов меди 24
3.2 Анатомо-морфологические параметры растений табака после обработки ионами
меди 24
3.3 Биохимические маркеры стресса 27
3.4 Содержание фенольных соединений в тканях N. ta.ba.cum 29
3.5 Активность антиоксидантных ферментов 29
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 37
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ И ЛИТЕРАТУРЫ 38
РЕФЕРАТ
Выпускная квалификационная работа магистра состоит из введения, основной части (обзор литературы, материалы и методы, результаты и обсуждения), заключения и списка использованных источников и литературы. Работа содержит 41 страницу, 3 таблицы, 8 рисунков, 70 литературных источников, из которых 1 русскоязычный и 69 англоязычных. ИОНЫ МЕДИ, А1СОТ1ААА ТАВАСиМ, ТЯЖЕЛЫЕ МЕТАЛЛЫ, АНТИОКСИДАНТНЫЕ ФЕРМЕНТЫ, ПЕРОКСИД ВОДОРОДА, ПЕРОКСИДАЗЫ, ВОССТАНОВЛЕНИЕ
Объектом исследования были растения табака (Аеойана ta.ba.cum Е.), выращенные в трех разных условиях: контроль (р-р Кнопа), р-р Кнопа с добавлением 100 рМ Си8О4 и 300 рМ СИ8О4. Цель работы - изучить анатомо-морфологическое строение, активность антиоксидантных ферментов растений табака в период последействия ионов меди, оценить способность табака к восстановлению после стресса. Исследовали всхожесть семян, биомассу и анатомо-морфологические характеристики корня, стебля и листа. Определяли биохимические параметры (содержание пероксида водорода, продуктов ПОЛ, фенольных соединений, активность ферментов - КАТ, АПО, СОД, цитозольных и апопластных ГПО и БПО, изоформы пероксидаз).
Проведенное исследование дает представление о том, как изменяются прорастание, анатомо-морфологические и биохимические параметры растений N. tabacum при последействии ионов меди. Выявлено, что воздействие 100 рМ привело к увеличению биомассы корня, при этом длина корней, высота стеблей, толщина корней и стеблей, а также площадь листьев снизились. Действие 300 рМ привело к более сильному снижению данных параметров, а также уменьшению сухой массы стеблей и листьев.
Содержание пероксида водорода и уровень ПОЛ увеличился при действии 100 и 300 рМ. Содержание фенольных соединений снизилось в корнях при 100 рМ и увеличилось в корнях и листьях и 300 рМ и 100 рМ соответственно. Влияние ионов меди активировало работу ферментов антиоксидантной защиты - АПО и КАТ во всем растении, цитозольной ГПО и апопластных ГПО и БПО в корнях, в то же время активность СОД снизилась в обоих вариантах опыта. Белковый электрофоре показал, снижение активности общих для тканей корня, стебля и листьев изоформ пероксидаз. Отмечено снижение ферментативной активности изоформ, найденных в стеблях, в случае предобработки растений 300 рМ, при этом активность специфичных для корня изоформ оставалась высокой во всех вариантах опыта.
Одна из глобальных проблем сельского хозяйства - это повышение концентрации ионов тяжелых металлов (ТМ) в почвах. Растения под действием повышенных концентраций ТМ испытывают окислительный стресс, изменяются процессы роста их органов, синтез компонентов клеточной стенки. Для того чтобы снизить уровень губительного воздействия стресса, вызванного ионами тяжелых металлов (ТМ-стресс), растения имеют морфологические, анатомические и биохимические адаптации.
Помимо этого, понимание принципов работы системы восстановления растений после ТМ-стресса может помочь усовершенствовать защиту растений к патогенам и другим различным типам стресса - обработка растений ионами металлов может привести к кросс¬резистентности и сократить инфекции у важных для промышленной и сельскохозяйственной деятельности видов и сортов растений. Более того, такие растения могут быть использованы в деконтаминации и фиторемидиации территорий, загрязненных ТМ, так как будут более устойчивы к повторному ТМ-стрессу.
Цель работы - изучить анатомо-морфологическое строение, активность антиоксидантных ферментов растений табака (icoliana 1аЪасит I..) в период последействия ионов меди, оценить способность к восстановлению после снятия действия стрессора.
Задачи:
1) выявить влияние разных концентраций ионов меди Си2+ на всхожесть семян табака;
2) определить морфологические и анатомические параметры у растений после периода восстановления от обработки ионами меди;
3) измерить количество маркеров стресса, таких как пероксид водорода и продукты ПОЛ в разных органах табака при последействии ионов меди;
4) определить количество фенольных соединений, активности антиоксидантных ферментов, изоформы пероксидаз III класса;
Выпускная квалификационная работа магистра состоит из введения, основной части (обзор литературы, материалы и методы, результаты и обсуждения), заключения и списка использованных источников и литературы. Работа содержит 41 страницу, 3 таблицы, 8 рисунков, 70 литературных источников, из которых 1 русскоязычный и 69 англоязычных. ИОНЫ МЕДИ, А1СОТ1ААА ТАВАСиМ, ТЯЖЕЛЫЕ МЕТАЛЛЫ, АНТИОКСИДАНТНЫЕ ФЕРМЕНТЫ, ПЕРОКСИД ВОДОРОДА, ПЕРОКСИДАЗЫ, ВОССТАНОВЛЕНИЕ
Объектом исследования были растения табака (Аеойана ta.ba.cum Е.), выращенные в трех разных условиях: контроль (р-р Кнопа), р-р Кнопа с добавлением 100 рМ Си8О4 и 300 рМ СИ8О4. Цель работы - изучить анатомо-морфологическое строение, активность антиоксидантных ферментов растений табака в период последействия ионов меди, оценить способность табака к восстановлению после стресса. Исследовали всхожесть семян, биомассу и анатомо-морфологические характеристики корня, стебля и листа. Определяли биохимические параметры (содержание пероксида водорода, продуктов ПОЛ, фенольных соединений, активность ферментов - КАТ, АПО, СОД, цитозольных и апопластных ГПО и БПО, изоформы пероксидаз).
Проведенное исследование дает представление о том, как изменяются прорастание, анатомо-морфологические и биохимические параметры растений N. tabacum при последействии ионов меди. Выявлено, что воздействие 100 рМ привело к увеличению биомассы корня, при этом длина корней, высота стеблей, толщина корней и стеблей, а также площадь листьев снизились. Действие 300 рМ привело к более сильному снижению данных параметров, а также уменьшению сухой массы стеблей и листьев.
Содержание пероксида водорода и уровень ПОЛ увеличился при действии 100 и 300 рМ. Содержание фенольных соединений снизилось в корнях при 100 рМ и увеличилось в корнях и листьях и 300 рМ и 100 рМ соответственно. Влияние ионов меди активировало работу ферментов антиоксидантной защиты - АПО и КАТ во всем растении, цитозольной ГПО и апопластных ГПО и БПО в корнях, в то же время активность СОД снизилась в обоих вариантах опыта. Белковый электрофоре показал, снижение активности общих для тканей корня, стебля и листьев изоформ пероксидаз. Отмечено снижение ферментативной активности изоформ, найденных в стеблях, в случае предобработки растений 300 рМ, при этом активность специфичных для корня изоформ оставалась высокой во всех вариантах опыта.
Одна из глобальных проблем сельского хозяйства - это повышение концентрации ионов тяжелых металлов (ТМ) в почвах. Растения под действием повышенных концентраций ТМ испытывают окислительный стресс, изменяются процессы роста их органов, синтез компонентов клеточной стенки. Для того чтобы снизить уровень губительного воздействия стресса, вызванного ионами тяжелых металлов (ТМ-стресс), растения имеют морфологические, анатомические и биохимические адаптации.
Помимо этого, понимание принципов работы системы восстановления растений после ТМ-стресса может помочь усовершенствовать защиту растений к патогенам и другим различным типам стресса - обработка растений ионами металлов может привести к кросс¬резистентности и сократить инфекции у важных для промышленной и сельскохозяйственной деятельности видов и сортов растений. Более того, такие растения могут быть использованы в деконтаминации и фиторемидиации территорий, загрязненных ТМ, так как будут более устойчивы к повторному ТМ-стрессу.
Цель работы - изучить анатомо-морфологическое строение, активность антиоксидантных ферментов растений табака (icoliana 1аЪасит I..) в период последействия ионов меди, оценить способность к восстановлению после снятия действия стрессора.
Задачи:
1) выявить влияние разных концентраций ионов меди Си2+ на всхожесть семян табака;
2) определить морфологические и анатомические параметры у растений после периода восстановления от обработки ионами меди;
3) измерить количество маркеров стресса, таких как пероксид водорода и продукты ПОЛ в разных органах табака при последействии ионов меди;
4) определить количество фенольных соединений, активности антиоксидантных ферментов, изоформы пероксидаз III класса;
Исследование было направлено на изучение последействия ионов меди (100 и 300 рМ) в растениях N. tabacum.
При 50, 100 и 200 рМ наблюдали увеличение всхожести семян по сравнению с контролем. Обработка 300 рМ не влияла на прорастание семян, в то время как при 500 и 1000 рМ всхожесть семян снижалась.
Определены реакции разных органов растений N. tabacum в период последействия 100 и 300 рМ. Установлено, что растения N. tabacum чувствительны к этим концентрациям Cu2+, и в период после снятия действия имеют меньшие размеры осевых органов, а также сухую биомассу, чем растения, не подвергавшиеся стрессу.
Уровень ПОЛ и содержание пероксида водорода были выше во всех органах предварительно стрессированных растений.
Одной из реакций растений на последействие избытка ионов меди в среде явилось увеличение активности ГПО в корне. Активность цитозольной и апопластной ГПО в тканях корня повышалась на фоне увеличения содержания Н2О2. Увеличение активности апопластных пероксидаз в стебле, цитозольной и апопластной БПО в листьях наблюдали у растений, предобработанных 100 рМ. Предварительная обработка 300 рМ, наоборот, приводила к снижению активности пероксидаз в период восстановления растений. Таким образом, органы растений отличались по активности пероксидаз III класса, локализованных в разных компартментах (апопласт и цитозоль) и по способности восстанавливаться после снятия действия стрессора. Активность СОД во всех органах растения уменьшалась, напротив активности АПО и КАТ увеличивались в обоих вариантах опыта. Помимо этого, предобработка растений ионами меди оказывает разное влияние на содержание фенолов в тканях табака. В корнях мы отметили снижение уровня фенолов при 100 рМ, в то время как при 300 рМ содержание фенолов увеличилось. В стеблях табака содержание фенолов не изменялось. В листьях выявили увеличение содержания фенолов только при предобработке 100 рМ.
Органом, испытывающим наиболее сильное последействие Cu2+, являлся корень. Его барьерная роль, вероятно, ограничивала транспорт ионов меди в стебель и листья, обеспечивая менее существенное торможение роста этих органов. Полученные данные говорят о неоднородности ответа на окислительный стресс, вызванный избытком ионов меди в среде, в разных тканях и органах растений табака. Таким образом, результаты показывают, что ионы меди оказали длительное последействие на растения и в 20-дневный период восстановления растения не смогли достичь показателей контрольных растений.
При 50, 100 и 200 рМ наблюдали увеличение всхожести семян по сравнению с контролем. Обработка 300 рМ не влияла на прорастание семян, в то время как при 500 и 1000 рМ всхожесть семян снижалась.
Определены реакции разных органов растений N. tabacum в период последействия 100 и 300 рМ. Установлено, что растения N. tabacum чувствительны к этим концентрациям Cu2+, и в период после снятия действия имеют меньшие размеры осевых органов, а также сухую биомассу, чем растения, не подвергавшиеся стрессу.
Уровень ПОЛ и содержание пероксида водорода были выше во всех органах предварительно стрессированных растений.
Одной из реакций растений на последействие избытка ионов меди в среде явилось увеличение активности ГПО в корне. Активность цитозольной и апопластной ГПО в тканях корня повышалась на фоне увеличения содержания Н2О2. Увеличение активности апопластных пероксидаз в стебле, цитозольной и апопластной БПО в листьях наблюдали у растений, предобработанных 100 рМ. Предварительная обработка 300 рМ, наоборот, приводила к снижению активности пероксидаз в период восстановления растений. Таким образом, органы растений отличались по активности пероксидаз III класса, локализованных в разных компартментах (апопласт и цитозоль) и по способности восстанавливаться после снятия действия стрессора. Активность СОД во всех органах растения уменьшалась, напротив активности АПО и КАТ увеличивались в обоих вариантах опыта. Помимо этого, предобработка растений ионами меди оказывает разное влияние на содержание фенолов в тканях табака. В корнях мы отметили снижение уровня фенолов при 100 рМ, в то время как при 300 рМ содержание фенолов увеличилось. В стеблях табака содержание фенолов не изменялось. В листьях выявили увеличение содержания фенолов только при предобработке 100 рМ.
Органом, испытывающим наиболее сильное последействие Cu2+, являлся корень. Его барьерная роль, вероятно, ограничивала транспорт ионов меди в стебель и листья, обеспечивая менее существенное торможение роста этих органов. Полученные данные говорят о неоднородности ответа на окислительный стресс, вызванный избытком ионов меди в среде, в разных тканях и органах растений табака. Таким образом, результаты показывают, что ионы меди оказали длительное последействие на растения и в 20-дневный период восстановления растения не смогли достичь показателей контрольных растений.
содержание магистерской диссертации - БИОХИМИЧЕСКИЕ И АНАТОМО-МОРФОЛОГИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ
РАСТЕНИЙ ТАБАКА В ПЕРИОД ПОСЛЕДЕЙСТВИЯ ИОНОВ МЕДИ
выдержки из магистерской диссертации - БИОХИМИЧЕСКИЕ И АНАТОМО-МОРФОЛОГИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ
РАСТЕНИЙ ТАБАКА В ПЕРИОД ПОСЛЕДЕЙСТВИЯ ИОНОВ МЕДИ