Вплив теплового стресу на пероксидне окиснення ліпідів та активність аскорбатпероксидази у Nicotiana tabacum
Досліджували оксидативні пошкодження, спричинені тепловим стресом, з’ясовували функціональну роль аскорбатпероксидази (АРХ) на ранній стадії стресової відповіді Nicotiana tabacum....
Збережено в:
| Дата: | 2014 |
|---|---|
| Автори: | , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Ukrainian |
| Опубліковано: |
Iнститут фізіології рослин і генетики НАН України
2014
|
| Назва видання: | Физиология растений и генетика |
| Онлайн доступ: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/159402 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Вплив теплового стресу на пероксидне окиснення ліпідів та активність аскорбатпероксидази у Nicotiana tabacum / І.М. Буздуга, Р.А. Волков, І.І. Панчук // Физиология растений и генетика. — 2014. — Т. 46, № 2. — С. 151-157. — Бібліогр.: 23 назв. — укр. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-159402 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-1594022019-10-03T01:25:57Z Вплив теплового стресу на пероксидне окиснення ліпідів та активність аскорбатпероксидази у Nicotiana tabacum Буздуга, І.М. Волков, Р.А. Панчук, І.І. Досліджували оксидативні пошкодження, спричинені тепловим стресом, з’ясовували функціональну роль аскорбатпероксидази (АРХ) на ранній стадії стресової відповіді Nicotiana tabacum. Исследовали оксидативные повреждения, вызываемые тепловым стрессом, выясняли функциональную роль аскорбатпероксидазы (АРХ) на ранней стадии стрессового ответа Nicotiana tabacum. The effect of heat shock on oxidative injury, and functional role of ascorbate peroxidase (APX) during early stage of stress response in Nicotiana tabacum were investigated. 2014 Article Вплив теплового стресу на пероксидне окиснення ліпідів та активність аскорбатпероксидази у Nicotiana tabacum / І.М. Буздуга, Р.А. Волков, І.І. Панчук // Физиология растений и генетика. — 2014. — Т. 46, № 2. — С. 151-157. — Бібліогр.: 23 назв. — укр. 2308-7099 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/159402 577.152.1+577.25 uk Физиология растений и генетика Iнститут фізіології рослин і генетики НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Ukrainian |
| description |
Досліджували оксидативні пошкодження, спричинені тепловим стресом, з’ясовували функціональну роль аскорбатпероксидази (АРХ) на ранній стадії стресової відповіді Nicotiana tabacum. |
| format |
Article |
| author |
Буздуга, І.М. Волков, Р.А. Панчук, І.І. |
| spellingShingle |
Буздуга, І.М. Волков, Р.А. Панчук, І.І. Вплив теплового стресу на пероксидне окиснення ліпідів та активність аскорбатпероксидази у Nicotiana tabacum Физиология растений и генетика |
| author_facet |
Буздуга, І.М. Волков, Р.А. Панчук, І.І. |
| author_sort |
Буздуга, І.М. |
| title |
Вплив теплового стресу на пероксидне окиснення ліпідів та активність аскорбатпероксидази у Nicotiana tabacum |
| title_short |
Вплив теплового стресу на пероксидне окиснення ліпідів та активність аскорбатпероксидази у Nicotiana tabacum |
| title_full |
Вплив теплового стресу на пероксидне окиснення ліпідів та активність аскорбатпероксидази у Nicotiana tabacum |
| title_fullStr |
Вплив теплового стресу на пероксидне окиснення ліпідів та активність аскорбатпероксидази у Nicotiana tabacum |
| title_full_unstemmed |
Вплив теплового стресу на пероксидне окиснення ліпідів та активність аскорбатпероксидази у Nicotiana tabacum |
| title_sort |
вплив теплового стресу на пероксидне окиснення ліпідів та активність аскорбатпероксидази у nicotiana tabacum |
| publisher |
Iнститут фізіології рослин і генетики НАН України |
| publishDate |
2014 |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/159402 |
| citation_txt |
Вплив теплового стресу на пероксидне окиснення ліпідів та активність аскорбатпероксидази у Nicotiana tabacum / І.М. Буздуга, Р.А. Волков, І.І. Панчук // Физиология растений и генетика. — 2014. — Т. 46, № 2. — С. 151-157. — Бібліогр.: 23 назв. — укр. |
| series |
Физиология растений и генетика |
| work_keys_str_mv |
AT buzdugaím vplivteplovogostresunaperoksidneokisnennâlípídívtaaktivnístʹaskorbatperoksidaziunicotianatabacum AT volkovra vplivteplovogostresunaperoksidneokisnennâlípídívtaaktivnístʹaskorbatperoksidaziunicotianatabacum AT pančukíí vplivteplovogostresunaperoksidneokisnennâlípídívtaaktivnístʹaskorbatperoksidaziunicotianatabacum |
| first_indexed |
2025-07-14T11:58:26Z |
| last_indexed |
2025-07-14T11:58:26Z |
| _version_ |
1837623470382383104 |
| fulltext |
УДК 577.152.1+577.25
ВПЛИВ ТЕПЛОВОГО СТРЕСУ НА ПЕРОКСИДНЕ ОКИСНЕННЯ
ЛІПІДІВ ТА АКТИВНІСТЬ АСКОРБАТПЕРОКСИДАЗИ
У NICOTIANA TABACUM
І.М. БУЗДУГА, Р.А. ВОЛКОВ, І.І. ПАНЧУК
Чернівецький національний університет імені Юрія Федьковича
58012 Чернівці, вул. Коцюбинського, 2
Досліджували оксидативні пошкодження, спричинені тепловим стресом, з’ясо-
вували функціональну роль аскорбатпероксидази (АРХ) на ранній стадії стресо-
вої відповіді Nicotiana tabacum. Виявлено, що помірна (37 °С) і ще більшою мірою
жорстка (44 °С) теплова стресова обробка протягом 1 год активує пероксидне
окиснення ліпідів (ПОЛ) у листках тютюну. Проте після теплової обробки упро-
довж 2 і 4 год піддані стресу й контрольні зразки не відрізнялись. Помірна теп-
лова обробка не впливала на активність АРХ, а жорсткий тепловий стрес інакти-
вував цей фермент. Такий ефект був чітко виражений після обробки протягом
1 год, а продовження обробки до 2 і 4 год призводило до поступового відновлен-
ня активності АРХ. Отримані результати підтвердили, що за 2-годинного тепло-
вого стресу в листках тютюну індукуються захисні механізми, які зменшують ок-
сидне пошкодження мембран і відновлюють активність термочутливих
ферментів.
Ключові слова: Nicotiana tabacum, тепловий стрес, пероксид водню, пероксидне
окиснення ліпідів, аскорбатпероксидаза.
Температура — один із важливих чинників навколишнього середовища,
що впливає на рослини [6, 15, 22]. Підвищення температури принаймні
на 5 °С порівняно з фізіологічно оптимальною має негативні наслідки
для рослинного організму. Залежно від значення стресової температури,
тривалості впливу та стадії розвитку рослини тепловий стрес може при-
зводити до сповільнення її росту, пошкодження окремих органів або за-
гибелі організму в цілому. На клітинному рівні за дії підвищених темпе-
ратур відбувається денатурація білків, порушуються функції мембран.
Іншим наслідком, пов’язаним із тепловим стресом, є зростання
внутрішньоклітинного продукування АФК, зокрема пероксиду водню,
що, в свою чергу, призводить до виникнення вторинного оксидативно-
го стресу [15, 19, 21].
Концентрацію пероксиду водню у клітині контролюють антиокси-
дантні ферменти, які розщеплюють його, а саме каталаза й пероксидази
[20]. Серед останніх особливе місце посідає аскорбатпероксидаза (КФ
1.11.1.11, АРХ), яка є ключовим ферментом аскорбатглутатіонового цик-
лу у хлоропластах і цитозолі рослин [8, 16, 18].
У наших попередніх дослідженнях було встановлено, що тепло-
вий стрес викликає тимчасове зростання рівня пероксиду водню в рос-
линних клітинах [21], яке спричинене посиленням його генерування у
мітохондріях [17].
ФИЗИОЛОГИЯ РАСТЕНИЙ И ГЕНЕТИКА. 2014. Т. 46. № 2
151
© I.М. БУЗДУГА, Р.А. ВОЛКОВ, I.I. ПАНЧУК, 2014
Доведено, що в умовах помірного теплового стресу (37 °С) перок-
сид водню відіграє важливу роль у передачі стресових сигналів і є не-
обхідним для ефективного активування транскрипції генів білків тепло-
вого шоку й антиоксидантного ферменту АРХ2 у модельної рослини
Arabidopsis thaliana, що дало нам підставу висунути припущення про за-
хисну роль АРХ2 за дії підвищених температур [16, 21]. Пізніше було
встановлено, що інактивація АРХ2 у нокаут-мутанта А. thaliana справді
призводить до зниження термотолерантності [12]. Доведено також, що у
Brassica oleracea й Brassica campestris, які належать до тієї ж родини
Brassicaceae, зростання експресії та активності АРХ в умовах тривалого
теплового стресу корелює зі стійкістю до підвищених температур [13].
Важливість АРХ для виживання за дії теплового стресу продемонстрова-
на також для рису [14].
У більшості опублікованих результатів досліджень увагу приділено
змінам експресії або активності АРХ за умов тривалого (понад 1 добу)
впливу підвищених температур. На нашу думку, потрібно оцінити роль
АРХ на ранніх етапах стресової відповіді. Встановлено, що в арабідопси-
су цей фермент може швидко інактивуватись залежно від температурно-
го режиму, що обмежує його функцію захисту від оксидативних по-
шкоджень за дії теплового стресу [16]. Аналогічні дослідження рослин,
що належать до інших таксономічних груп, практично не проводи-
лись. Зокрема актуальним є вивчення цього питання у представників
родини Solanaceae, оскільки регуляція їх відповіді на тепловий стрес
істотно відрізняється від відповіді видів родини Brassicaceae [9].
У зв’язку з цим ми дослідили характер оксидативних пошкоджень
ліпідів мембран і зміни активності АРХ за дії нетривалого теплового
стресу на рослини тютюну Nicotiana tabacum.
Методика
Досліджували рослини тютюну N. tabacum лінії W38 на стадії 6—8
листків. Рослини вирощували в кімнаті для культивування за температу-
ри +25 °С, освітлення 3 клк в умовах 16-годинного фотоперіоду.
Теплову обробку проводили на термостатованій водяній бані в
конічних скляних колбах об’ємом 100 мл, в які вносили по 25 мл інку-
баційного буфера (1 мМ калійфосфатний буфер, рН 6,0). Із листків
рослин вирізали диски діаметром 1 см і вміщували їх у колби по 10—
15 шт.
Зразки обробляли в темряві протягом 1, 2 і 4 год за 25, 37 і 44 °С.
Для вивчення процесів, що відбуваються у фазу післястресової репарації
через 1 або 2 год після стресової обробки, зразки переносили в камеру,
де підтримували температуру 25 °С, і продовжували інкубацію в темряві
відповідно протягом 1 або 2 год. Після закінчення обробки рослини за-
морожували в рідкому азоті й зберігали в морозильній камері за темпе-
ратури –70 °С для подальших досліджень. Як додатковий контроль ви-
користовували інтактні листки, які заморожували безпосередньо після
відокремлення від рослини.
Білки екстрагували у буфері, що містив 50 мМ фосфат натрію
(рН 7,0), 0,25 мМ ЕДТА, 10 %-й гліцерин, 0,5 мМ аскорбат, 2 %-й
полівінілпіролідон. Вміст білка в екстракті визначали за методом Бред-
форда [10]. Активність АРХ вимірювали спектрофотометрично методом,
описаним раніше [7, 16].
152
И.М. БУЗДУГА, Р.А. ВОЛКОВ, И.И. ПАНЧУК
ISSN 2308-7099. Физиология растений и генетика. 2014. Т. 46. № 2
Реакційна проба для АРХ містила 25 мкл білкового екстракту і
975 мкл реакційної суміші, що складалася з 25 мМ натрійфосфатного бу-
фера (рН 7,0), 0,1 мМ ЕДТА, 2,5 мМ аскорбату та 1 мМ Н2О2. Активність
ферменту виражали в мікромолях аскорбату, окисненого за 1 хв, у пере-
рахунку на 1 мг білка.
Вміст тіобарбітуратактивних продуктів (ТБКАП) визначали за ме-
тодом, описаним у праці [11], із незначними модифікаціями. Для екст-
рагування ТБКАП до 1 мл ацетону добавляли 100 мг рослинного ма-
теріалу, розтертого в рідкому азоті, й центрифугували за +4 °С, 14 000 g
протягом 15 хв. Після центрифугування надосадову рідину переносили в
чисту пробірку, доливали 500 мкл дистильованої води та 1,5 мл 0,5 %-го
розчину тіобарбітурової кислоти в 20 %-й трихлороцтовій кислоті. Про-
би інкубували на киплячій водяній бані протягом 30 хв, доливали 96 %-м
ацетоном до 3 мл та охолоджували на льоду протягом 10 хв. Після цьо-
го проби центрифугували 10 хв за 3000 g, надосадову рідину переносили
в чисті пробірки. Паралельно готували «холосту» контрольну пробу без
добавляння рослинного матеріалу. Оптичну густину отриманих проб
визначали на спектрофотометрі СФ-46 за довжин хвиль 440, 532 і 600 нм
та використовували для розрахунку вмісту ТБКАП [11].
Всі експерименти проведено для п’яти незалежно вирощених
партій рослин. Вміст ТБКАП вимірювали у 3—4 паралельних пробах.
Статистичну вірогідність отриманих даних оцінено з використанням
двовибірного t-критерію для залежних вибірок [4].
Результати та обговорення
На першому етапі дослідження оцінювали динаміку оксидативного по-
шкодження, спричиненого підвищенням температури. Для цього у тка-
нинах листків тютюну визначали рівень ПОЛ, яке вважається маркером
оксидативного стрессу в рослин [1, 5, 23].
Щоб оцінити рівень ПОЛ, досліджували зміну концентрації
ТБКАП, які утворюються під дією АФК на клітинні мембрани [1, 20,
23]. Згідно з отриманими даними, вміст ТБКАП у листках тютюну
вірогідно зростав лише після 1-годинного стресу — на 28 і 39 % за дії
відповідно помірної (37 °С) та жорсткої (44 °С) теплової обробки
порівняно з контрольними пробами, які інкубували за температури 25 °С
(рис. 1). Крім того, виявлено тенденцію до підвищення рівня ТБКАП на
17 % (0,05 < p < 0,10) після жорсткої теплової обробки протягом 4 год.
У фазу 1-годинної післястресової репарації після обробки за 37 або
44 °С вміст ТБКАП залишався на рівні рослин, що зазнали стресу. Про-
те 2-годинне післястресове відновлення (2 год 37 °С + 2 год 25 °С) приз-
водило до зниження концентрації ТБКАП на 22 %. Тенденцію до зни-
ження вмісту ТБКАП виявлено і за 2-годинного відновлення після
обробки за 44 °С (2 год 44 °С + 2 год 25 °С), але в цьому разі воно ста-
новило лише 9 %. Отже, після помірної теплової обробки наслідки стре-
су ліквідуються ефективніше, ніж після жорсткої. Крім того, порівнян-
ням результатів, отриманих при застосуванні 1- та 2-годинної обробки,
підтверджено, що через 1 год теплового стресу в рослин захисні ме-
ханізми активовані ще недостатньо, тому у фазу післястресового віднов-
лення концентрація ТБКАП зменшується неістотно. Альтернативним
поясненням може бути те, що 1 год відновлення за 25 °С недостатньо для
153
ВЛИЯНИЕ ТЕПЛОВОГО СТРЕССА
ISSN 2308-7099. Физиология растений и генетика. 2014. Т. 46. № 2
ліквідації наслідків стресу і тому концентрація ТБКАП знижується лише
через 2 год відновлення.
Слід зазначити, що інкубування контрольних зразків у темряві за
температури 25 °С протягом 1 год призводило до зниження концентрації
ТБКАП на 22 % порівняно з інтактними рослинами. За подовження ча-
су інкубації контрольних зразків до 2 і 4 год рівень ТБКАП зростав, але
все ж залишався нижчим, ніж у інтактних рослин. Це можна пояснити
тим, що при перенесенні зразків у темряву у хлоропластах і пероксисо-
мах припиняється світлозалежне генерування АФК, що супроводжується
ослабленням ПОЛ у клітинах листків.
Отже, активування ПОЛ за дії підвищених температур у листках
тютюну носить тимчасовий характер і спостерігається зокрема на ранній
стадії (1 год) відповіді на стрес, що добре узгоджується з нашими попе-
редніми даними про тимчасовий характер підвищення вмісту пероксиду
водню в клітинах саме на ранніх етапах відповіді на тепловий стрес [21].
Зростання концентрації пероксиду водню за дії теплового стресу спос-
терігали й інші автори [15].
Нагадаємо, що ПОЛ ініціюється внаслідок взаємодії ненасичених
жирних кислот мембран із вільними радикалами, зокрема з гідроксиль-
ним. У свою чергу, гідроксильні радикали утворюються під час взаємодії
пероксиду водню із супероксид-радикалами [1]. Очевидно, зростання
концентрації пероксиду водню в умовах теплового стресу призводить до
збільшення вмісту гідроксильних радикалів, а отже, до посилення ПОЛ.
Іншим ініціатором ПОЛ може бути синглетний кисень, поява яко-
го переважно пов’язана із фотохімічними реакціями. Оскільки ми про-
водили температурну обробку зразків у темряві, активування ПОЛ на-
вряд чи спричинене посиленням генерування цієї АФК.
Починаючи з другої години обробки, рівень ПОЛ знижувався (див.
рис. 1), що вказує на активування захисних механізмів, робота яких
154
И.М. БУЗДУГА, Р.А. ВОЛКОВ, И.И. ПАНЧУК
ISSN 2308-7099. Физиология растений и генетика. 2014. Т. 46. № 2
Рис. 1. Вміст тіобарбітуратактивних продуктів (нмоль/г сирої речовини) у листках рослин
Nicotiana tabacum за дії помірного (37 оС) і жорсткого (44 оС) теплового стресу. Тут і на рис.
2 різниця вірогідна:
* — між контрольними та інтактними рослинами (р < 0,05); ** — між підданими стресу й контрольни-
ми рослинами (р < 0,05); *** — між підданими стресу рослинами та рослинами у фазі післястресового
відновлення (р < 0,05)
спрямована зокрема на зниження концентрації АФК у клітинах листків.
Це може бути пов’язано як зі зменшенням генерування, так і з посилен-
ням розщеплення АФК, зокрема з активуванням антиоксидантних фер-
ментів, таких як пероксидази, каталаза тощо.
Встановлено, що помірний тепловий стрес не викликав вірогідних
змін активності АРХ порівняно з контрольними значеннями (рис. 2).
Активність цього ферменту також залишалась без змін у фази 1- і 2-го-
динного відновлення після помірної теплової обробки.
На відміну від помірної теплової обробки жорсткий тепловий стрес
призводив до зниження активності АРХ у всіх варіантах досліду.
Найбільша відносна інактивація АРХ — на 30 % порівняно з контроль-
ними рослинами — спостерігалась за дії 1-годинного жорсткого стресу,
тоді як за дії 2- та 4-годинного стресу вона знижувалась відповідно на 26
і 12 %. У фазу відновлення після жорсткого стресу активність АРХ зали-
шалась без змін. Порівняння цих даних із попередніми результатами
підтвердило, що у N. tabacum, як і в A. thaliana, за дії жорсткого тепло-
вого стресу протягом 1 год відбувається часткова інактивація АРХ. Про-
те на відміну від A. thaliana, в якого подовження часу жорсткої теплової
обробки до 4 год призводить до подальшої інактивації цього ферменту
[2, 16], у N. tabacum активність АРХ стабілізується (2 год) і навіть віднов-
люється (4 год), що свідчить про активування механізмів, які захищають
клітину від температурного пошкодження.
Слід зазначити, що інкубування контрольних зразків за нестресової
температури (25 °С) протягом 1 год приводила до зростання активності
АРХ на 25 % порівняно з інтактними рослинами. Проте з подовженням
інкубації активність ферменту знижувалась і наближалась до його актив-
ності в інтактних рослин. Тимчасове підвищення активності АРХ протягом
першої години можна пояснити реакцією рослини на поранення (вирізан-
ня дисків) та перенесення зразків в інкубаційний буфер у темряву.
Зіставлення характеру змін досліджених показників у листках тю-
тюну показало, що в контрольній пробі, інкубованій за 25 °С протягом
155
ВЛИЯНИЕ ТЕПЛОВОГО СТРЕССА
ISSN 2308-7099. Физиология растений и генетика. 2014. Т. 46. № 2
Рис. 2. Активність аскорбатпероксидази (мкмоль/(хв · мг білка)) у листках рослин Nicotiana
tabacum за дії помірного (37 °С) і жорсткого (44 °С) теплового стресу
1 год, концентрація ТБКАП знижувалась, а активність АРХ підвищува-
лась порівняно з інтактними рослинами. Отже, можна вважати, що у
цьому разі активування АРХ і зумовлене цим посилене розщеплення пе-
роксиду водню (разом зі зниженням генерування АФК у темряві) є од-
ним із чинників, що призводить до зниження концентрації ТБКАП.
Аналогічно часткова інактивація АРХ за жорсткої стресової обробки
зразків протягом 1 год супроводжувалась підвищенням рівня ТБКАП.
Проте в інших випадках взаємозв’язок цих двох показників не виявлений.
Так, за жорсткої стресової обробки протягом 2 год рівень ТБКАП зали-
шався незмінним, незважаючи на зниження активності АРХ порівняно з
контролем. Також унаслідок 2-годинної репарації після помірної стресо-
вої обробки (2 год 37 °С + 2 год 25 °С) концентрація ТБКАП вірогідно
знижувалась, хоча активність АРХ не зростала (див. рис. 1, 2). Отже, крім
змін активності АРХ, у визначенні концентрації АФК та рівня ПОЛ у
клітині за умов теплового стресу мають брати участь інші чинники. Згідно
з результатами наших попередніх досліджень, одним із таких чинників є
зростання активності каталази в листках тютюну у відповідь на тепловий
стрес [3]. Таким чином, залежно від стресової температури, тривалості об-
робки та фази стресової відповіді різні антиоксидантні ферменти забезпе-
чують контроль рівня пероксиду водню в рослинній клітині. Крім того, у
різних видів захисна функція цих ферментів може відрізнятись, зокрема
через їх термостабільність.
1. Бацманова Л.М., Таран Н.Ю. Скринінг адаптивного потенціалу рослин за показниками
оксидного стресу. — К.: Авега, 2010. — 79 с.
2. Доліба І.М., Руснак Т.О., Волков Р.А., Панчук І.І. Підвищена активність АРХ у подвійно-
го мутанта Arabidopsis thaliana по генах cat2 тa cat3 // Вісн. Укр. т-ва генетиків і се-
лекціонерів. — 2011. — 9, № 1. — С. 3—9.
3. Доліба І.М. Участь ізоферментів каталази та пероксидаз у стресовій відповіді рослин:
Автореф. дис. … канд. біол. наук. — Чернівці, 2011. — 21 с.
4. Лакин Г.Ф. Биометрия: Учеб. пособие. — М.: Высш. шк., 1990. — 352 с.
5. Лущак В.І.,Багнюкова Т.В. Показники оксидативного стресу. 1-тіобарбітуратактивні про-
дукти і карбонільні групи білків // Укр. біохім. журн. — 2004. — 76, № 3. — С. 136—141.
6. Рибейро Р.В., Сантос М.Г., Мачадо Е.С., Оливейра Р.Ф. Фотохимическая реакция лис-
тьев фасоли на тепловой стресс после предварительного водного дефицита // Физио-
логия растений. — 2008. — 55, № 3. — С. 387—396.
7. Amako K., Chen G., Asada K. Separate assays for ascorbate peroxidase and guaicol peroxidase
and for the chloroplastic and cytosolic isozymes of ascorbate peroxidase in plants // Plant Cell
Physiol. — 1994. — 35. — P. 497—504.
8. Asada K. Production and scavenging of reactive oxygen species in chloroplast and their func-
tions // Plant Physiol. — 2006. — 141. — P. 391—396.
9. Baniwal S.K., Bharti K., Chan K.Y. et al. Heat stress response in plants: a complex game with
chaperones and more than twenty heat stress transcription factors // J. Biosci. — 2004. —
29. — P. 471—487.
10. Bradford M.M. A rapid and sensitive method for the quantification of microgram quantities of
protein utilizing the principle of protein-dye binding // Analyt. Biochem. — 1976. — 72. —
P. 248—254.
11. Du Z., Bramlage W. Modified thiobarbituric acid assay for measuring lipid oxidation in sugar-
rich plant tissue extracts // J. Agricult. Food Chem. — 1992. — 40. — P. 1566—1570.
12. Larkindale J., Vierling E. Core genome responses involved in acclimation to high tempera-
ture // Plant Physiol. — 2008. — 146, N 2. — P. 748—761.
13. Lin K.-H., Huang H.-C., Lin C.-Y. Cloning, expression and physiological analysis of broccoli
catalase gene and Chinese cabbage ascorbate peroxidase gene under heat stress // Plant Cell
Rep. — 2010. — 29. — P. 575—593.
14. Nahakpam S., Shah K. Expression of key antioxidant enzymes under combined effect of heat
and cadmium toxicity in growing rice seedlings // Plant Grow. Regul. — 2011. — 63. —
P. 23—35.
15. Neil S., Desikan R., Clarke A. et al. Hydrogen peroxide and nitric oxide as signalling mole-
cules in plants // J. Exp. Bot. — 2002. — 53. — P. 1237—1247.
156
И.М. БУЗДУГА, Р.А. ВОЛКОВ, И.И. ПАНЧУК
ISSN 2308-7099. Физиология растений и генетика. 2014. Т. 46. № 2
16. Panchuk I.I., Volkov R.A., Schoeffl F. Heat stress- and HSF-dependent expression and activity
of ascorbate peroxidase in Arabidopsis // Plant Physiol. — 2002. — 12. — P. 838—853.
17. Rikhvanov E.G., Gamburg K.Z., Varakian N.N. et al. Nuclear-mitochondrial cross-talk during
heat shock in Arabidopsis cell culture // Plant J. — 2007. — 52, N 4. — P. 63—78.
18. Shigeoka S., Ishikawa T., Tamoi M. et al. Regulation and function of ascorbate peroxidase
isoenzymes // J. Exp. Bot. — 2002. — 53, N 372. — P. 1305—1319.
19. Suzuki N., Mittler R. Reactive oxygen species and temperature stress: A delicate balance
between signalling and destruction // Physiol. Plant. — 2006. — 126. — P. 45—51.
20. Taylor N.L., Tan Y.-F., Jacoby R.P., Millar A.H. Abiotic environmental stress induced changes
in the Arabidopsis thaliana chloroplast, mitochondria and peroxisome proteomes // J.
Proteomics. — 2009. — 72. — P. 367—378.
21. Volkov R.A., Panchuk I.I., Schoeffl F. Heat stress-induced H2O2 is required for effective expres-
sion of heat shock genes in Arabidopsis // Plant Mol. Biol. — 2006. — 61. — P. 733—746.
22. Wahid A., Gelani S., Ashraf M., Foolad M.R. Heat tolerance in plants: An overview // Environ.
Exp. Bot. — 2007. — 61. — P. 199—223.
23. Yamauchi Y., Furutera A., Seki K. Malondialdehyde generated from peroxidized linolenic acid
causes protein modification in heat-stressed plants // Plant Physiol. Biochem. — 2008. —
46. — P. 786—793.
Отримано 05.08.2013
ВЛИЯНИЕ ТЕПЛОВОГО СТРЕССА НА ПЕРОКСИДНОЕ ОКИСЛЕНИЕ ЛИПИДОВ И
АКТИВНОСТЬ АСКОРБАТПЕРОКСИДАЗЫ У NICOTAINA TABACUM
И.М. Буздуга, Р.А. Волков, И.И. Панчук
Черновицкий национальный университет имени Юрия Федьковича
Исследовали оксидативные повреждения, вызываемые тепловым стрессом, выясняли
функциональную роль аскорбатпероксидазы (АРХ) на ранней стадии стрессового ответа
Nicotiana tabacum. Обнаружено, что умеренная (37 °С) и в еще большей степени жесткая
(44 °С) тепловая стрессовая обработка в течение 1 ч активирует пероксидное окисление ли-
пидов (ПОЛ) в листьях табака. Однако после тепловой обработки в течение 2 и 4 ч под-
вергнутые стрессу и контрольные образцы не отличались. Умеренная тепловая обработка
не влияла на активность АРХ, а жесткий тепловой стресс инактивировал этот фермент. Та-
кой эффект был четко выражен после обработки в течение 1 ч, а продление обработки до
2 и 4 ч приводило к постепенному восстановлению активности АРХ. Полученные резуль-
таты подтвердили, что после 2-часового теплового стресса в листьях табака индуцируются
защитные механизмы, снижающие оксидное повреждение мембран и восстанавливающие
активность термочувствительных ферментов.
HEAT STRESS AFFECTS LIPID PEROXIDATION AND ACTIVITY OF ASCORBATE
PEROXIDASE IN NICOTAINA TABACUM
I.M. Buzduga, R.A. Volkov, I.I. Panchuk
Yuri Fedkovych National University of Chernivtsi
2 Kotsiubynskoho St., Chernivtsi, 58012, Ukraine
The effect of heat shock on oxidative injury, and functional role of ascorbate peroxidase (APX)
during early stage of stress response in Nicotiana tabacum were investigated. It was found that mod-
erate (37 °C) and, especially, severe (44 °C) heat treatment during 1 hour activates lipid peroxi-
dation in tobacco leaves. However, no difference between heat-stressed and control samples was
found after 2 to 4 hours of treatment. Activity of APX was unaffected by moderate heat treatment,
but severe heat shock results in inactivation of the enzyme. The effect was obviously pronounced
after 1 hour treatment whereas prolongation of treatment to 2 and 4 hours results in gradual reac-
tivation of APX. The data show that protective mechanisms are induced in tobacco leaves after 2
hours of heat shock providing decline of oxidative injury of membranes and reactivation of ther-
mosensitive enzymes.
Key words: Nicotiana tabacum, heat shock, hydrogen peroxide, lipid peroxidation, ascorbate pero-
xidase.
157
ВЛИЯНИЕ ТЕПЛОВОГО СТРЕССА
ISSN 2308-7099. Физиология растений и генетика. 2014. Т. 46. № 2
|