Возрастная динамика антоцианов в лепестках Ipomoea purpurea, подвергшихся УФ-облучению, как критерий деградационных процессов в клетке
Исследована динамика содержания антоцианов в процессе старения лепестков Ipomoea purpurea, характеризующая скорость деградационных процессов в клетке. Проанализировано воздействие разных доз УФ-В-облучения на скорость возрастной деградации антоцианов. Показано, что в пределах исследованного диапазон...
Gespeichert in:
| Datum: | 2011 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russian |
| Veröffentlicht: |
Iнститут фізіології рослин і генетики НАН України
2011
|
| Schriftenreihe: | Физиология и биохимия культурных растений |
| Online Zugang: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/66366 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Возрастная динамика антоцианов в лепестках Ipomoea purpurea, подвергшихся УФ-облучению, как критерий деградационных процессов в клетке / А.Н. Берестяная, Д.М. Гродзинский // Физиология и биохимия культурных растений. — 2011. — Т. 43, № 2. — С. 179-183. — Бібліогр.: 9 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-66366 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-663662014-07-12T03:01:27Z Возрастная динамика антоцианов в лепестках Ipomoea purpurea, подвергшихся УФ-облучению, как критерий деградационных процессов в клетке Берестяная, А.Н. Гродзинский, Д.М. Исследована динамика содержания антоцианов в процессе старения лепестков Ipomoea purpurea, характеризующая скорость деградационных процессов в клетке. Проанализировано воздействие разных доз УФ-В-облучения на скорость возрастной деградации антоцианов. Показано, что в пределах исследованного диапазона УФ-облучения только одна доза — 12,6 кДж/м² способствовала замедлению темпов распада антоцианов. Обсуждены вероятные механизмы, связывающие старение и деградацию пигментов. Досліджено динаміку зменшення вмісту антоціанів у процесі старіння пелюсток Ipomoea purpurea, яка характеризує швидкість деградаційних процесів у клітині. Проаналізовано вплив різних доз УФ-В-опромінення на швидкість вікової деградації антоціанів. Показано, що в межах дослідженого діапазону УФ-опромінення тільки одна доза — 12,6 кДж/м² сприяла уповільненню темпів розпаду антоціанів. Обговорено вірогідні механізми, що пов’язують старіння і деградацію пігментів. The dynamics of the anthocyanin content reduction in the course of aging of the Ipomoea purpurea petals, which characterizes the rate of the degradation processes in a cell, has been studied. The analysis included the impact of various UV-B-radiation doses on the rate of anthocyanin agerelated decomposition. The experiment proved that but one dose — 12,6 kJ/m² — contributed to the delay of the anthocyanin decomposition rate, within the studied range. The probable mechanisms that connect ageing and pigment degradation are being discussed. 2011 Article Возрастная динамика антоцианов в лепестках Ipomoea purpurea, подвергшихся УФ-облучению, как критерий деградационных процессов в клетке / А.Н. Берестяная, Д.М. Гродзинский // Физиология и биохимия культурных растений. — 2011. — Т. 43, № 2. — С. 179-183. — Бібліогр.: 9 назв. — рос. 0522-9310 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/66366 581.524.577.342 ru Физиология и биохимия культурных растений Iнститут фізіології рослин і генетики НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| description |
Исследована динамика содержания антоцианов в процессе старения лепестков Ipomoea purpurea, характеризующая скорость деградационных процессов в клетке. Проанализировано воздействие разных доз УФ-В-облучения на скорость возрастной деградации антоцианов. Показано, что в пределах исследованного диапазона УФ-облучения только одна доза — 12,6 кДж/м² способствовала замедлению темпов распада антоцианов. Обсуждены вероятные механизмы, связывающие старение и деградацию пигментов. |
| format |
Article |
| author |
Берестяная, А.Н. Гродзинский, Д.М. |
| spellingShingle |
Берестяная, А.Н. Гродзинский, Д.М. Возрастная динамика антоцианов в лепестках Ipomoea purpurea, подвергшихся УФ-облучению, как критерий деградационных процессов в клетке Физиология и биохимия культурных растений |
| author_facet |
Берестяная, А.Н. Гродзинский, Д.М. |
| author_sort |
Берестяная, А.Н. |
| title |
Возрастная динамика антоцианов в лепестках Ipomoea purpurea, подвергшихся УФ-облучению, как критерий деградационных процессов в клетке |
| title_short |
Возрастная динамика антоцианов в лепестках Ipomoea purpurea, подвергшихся УФ-облучению, как критерий деградационных процессов в клетке |
| title_full |
Возрастная динамика антоцианов в лепестках Ipomoea purpurea, подвергшихся УФ-облучению, как критерий деградационных процессов в клетке |
| title_fullStr |
Возрастная динамика антоцианов в лепестках Ipomoea purpurea, подвергшихся УФ-облучению, как критерий деградационных процессов в клетке |
| title_full_unstemmed |
Возрастная динамика антоцианов в лепестках Ipomoea purpurea, подвергшихся УФ-облучению, как критерий деградационных процессов в клетке |
| title_sort |
возрастная динамика антоцианов в лепестках ipomoea purpurea, подвергшихся уф-облучению, как критерий деградационных процессов в клетке |
| publisher |
Iнститут фізіології рослин і генетики НАН України |
| publishDate |
2011 |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/66366 |
| citation_txt |
Возрастная динамика антоцианов в лепестках Ipomoea purpurea, подвергшихся УФ-облучению, как критерий деградационных процессов в клетке / А.Н. Берестяная, Д.М. Гродзинский // Физиология и биохимия культурных растений. — 2011. — Т. 43, № 2. — С. 179-183. — Бібліогр.: 9 назв. — рос. |
| series |
Физиология и биохимия культурных растений |
| work_keys_str_mv |
AT berestânaâan vozrastnaâdinamikaantocianovvlepestkahipomoeapurpureapodvergšihsâufoblučeniûkakkriterijdegradacionnyhprocessovvkletke AT grodzinskijdm vozrastnaâdinamikaantocianovvlepestkahipomoeapurpureapodvergšihsâufoblučeniûkakkriterijdegradacionnyhprocessovvkletke |
| first_indexed |
2025-07-05T16:36:37Z |
| last_indexed |
2025-07-05T16:36:37Z |
| _version_ |
1836825599172149248 |
| fulltext |
УДК 581.524.577.342
ВОЗРАСТНАЯ ДИНАМИКА АНТОЦИАНОВ В ЛЕПЕСТКАХ
IPOMOEA PURPUREA, ПОДВЕРГШИХСЯ УФ-ОБЛУЧЕНИЮ,
КАК КРИТЕРИЙ ДЕГРАДАЦИОННЫХ ПРОЦЕССОВ В КЛЕТКЕ
А.Н. БЕРЕСТЯНАЯ, Д.М. ГРОДЗИНСКИЙ
Институт клеточной биологии и генетической инженерии Национальной
академии наук Украины
03143 Киев, ул. Академика Заболотного, 148
Исследована динамика содержания антоцианов в процессе старения лепестков
Ipomoea purpurea, характеризующая скорость деградационных процессов в клетке.
Проанализировано воздействие разных доз УФ-В-облучения на скорость возра-
стной деградации антоцианов. Показано, что в пределах исследованного диапа-
зона УФ-облучения только одна доза — 12,6 кДж/м2 способствовала замедлению
темпов распада антоцианов. Обсуждены вероятные механизмы, связывающие
старение и деградацию пигментов.
Ключевые слова: Ipomoea purpurea (L.) Roth, антоцианы, УФ-В-облучение, моно-
карпические растения, динамика старения.
Среди многих глобальных экологических проблем биосферы наиболее акту-
альной остается проблема разрушения озонового слоя и как следствие —
повышение уровня биологически опасного УФ-излучения. За последние
20 лет содержание озона в атмосфере уменьшилось на 4 % и продолжает
снижаться. Известно, что уменьшение количества озона на 1 % приводит
к повышению уровня УФ-излучения, достигающего поверхности Земли,
на 2 % [5]. По оценкам некоторых экспертов, скорость убывания озона
в атмосфере Земли ныне достигла 0,5 % в год [8]. При сохранении таких
темпов его уменьшения уровень УФ-радиации будет повышаться. В ре-
зультате растения и животные могут быть подвергнуты не только более
интенсивному УФ-облучению, но и воздействию более жестких (корот-
коволновых) лучей. Их повреждающее воздействие способно ослабить
сформированные в ходе эволюции механизмы защиты растений от УФ-В-
радиации, привести к нарушению физиологических и биохимических
процессов. При полном отсутствии озонового экрана в атмосфере гибель
всех растений нашей планеты наступила бы уже через 2—3 сут непрерыв-
ного облучения [5]. В связи с этим возрастает роль исследований по изу-
чению реакции растений на повышающийся уровень УФ-В-радиации.
УФ-В-радиация, влияя на экспрессию генов, вызывает индукцию
целого ряда защитных механизмов: образование УФ-В-поглощающих
пигментов, синтез полиаминов, защищающих нуклеиновые кислоты,
повышение активности антиокислительных ферментов и индукцию па-
тогенезрегулируемых белков. Пути трансдукции сигналов, с помощью
которых УФ-В регулирует экспрессию генов во всех этих процессах, изу-
чены недостаточно [6].
ФИЗИОЛОГИЯ И БИОХИМИЯ КУЛЬТ. РАСТЕНИЙ. 2011. Т. 43. № 2
179
© А.Н. БЕРЕСТЯНАЯ, Д.М. ГРОДЗИНСКИЙ, 2011
Как известно, одним из главных механизмов защиты растений от
УФ-излучения является накопление флавоноидных соединений, кото-
рые поглощают излучение именно в этой области. Наибольшее влияние
на синтез флавоноидов, в частности антоцианов, имеет УФ-излучение в
области 280—320 нм (УФ-В). Сами антоцианы поглощают его в области
265—280 нм [4]. Наличие этих соединений в тканях эпидермиса и вокруг
хлоропластов в мезофилле листьев снижает вероятность возникновения
радиационно индуцированных повреждений [7].
В то же время известно, что содержание антоцианов в процессе ста-
рения растения уменьшается. Это обусловлено тем, что старение расте-
ний сопровождается усилением распада веществ, замедлением синтеза, а
также повышением активности гидролитических ферментов [2].
Значимость исследований динамики содержания антоцианов состоит
в том, что по скорости их распада можно судить о темпах деградацион-
ных процессов, сопровождающих старение растения. Изучение влияния
на эти процессы УФ-В-излучения важно с точки зрения установления
характера воздействия. Содержание антоцианов может служить показа-
телем степени адаптации растения к УФ-облучению.
Целью работы было исследование изменения содержания антоциа-
нов в процессе старения лепестков монокарпического растения Ipomoea
purpurea (L.) Roth и влияния на их содержание разных доз УФ-В-облу-
чения.
Методика
Объектом исследования выбрано монокарпическое растение ипомея пур-
пурная (Ipomoea purpurea (L.) Roth). Оно удобно для исследования, по-
скольку от раскрытия цветка до его старения проходит 6—8 ч [9].
Собранные в момент раскрытия цветы ипомеи помещали в воду и
облучали источником УФ-В-излучения (лампой ДБ-30) в трех дозах:
4,23, 8,46, 12,69 кДж/м2 в течение 1,5 ч. Для определения содержания
антоцианов облученные цветы ипомеи взвешивали и гомогенизировали
в растворе пропанол : соляная кислота : вода = 18 : 1 : 81 (соотношение
масса сырого вещества : раствор = 1 : 5). Экстрагирование проводили че-
рез каждый час на протяжении 6 ч при 25 С. Полученные экстракты ос-
вобождали от растительных остатков центрифугированием. Содержание
антоцианов в 1 г сырого вещества определяли спектрофотометрическим
методом и рассчитывали по формуле
А = (D535 — 2,2D650)V/P,
где D535, D650 — поглощение, соответствующее длинам волн 535 и 650 нм;
V — объем раствора, мл; Р — масса сырого вещества [1].
Результаты и обсуждение
Распад пигментов в растительных тканях можно охарактеризовать по из-
менению окраски лепестков, которая в процессе их старения светлеет.
Кривая деградации антоцианов отражает период стационарного состоя-
ния, который совпадает со временем цветения, т.е. с «молодостью» цвет-
ка, и соответствует первым 3 ч после облучения (рисунок).
Согласно полученным нами данным, такой период существует для
всех доз и контрольного варианта. Это свидетельствует о том, что в те-
180
А.Н. БЕРЕСТЯНАЯ, Д.М. ГРОДЗИНСКИЙ
Физиология и биохимия культ. растений. 2011. Т. 43. № 2
чение определенного времени содержание антоцианов сохраняется неиз-
менным и не реагирует на облучение. По прошествии 3 ч с момента об-
лучения содержание антоцианов в лепестках достоверно уменьшается.
Кроме того, начинает проявляться зависимость от дозы облучения. Раз-
ный угол наклона кривой деградации свидетельствует о различных тем-
пах этого процесса и о ее зависимости от дозы УФ-В-облучения, что хо-
рошо согласуется с литературными данными [1], согласно которым
облучение оказывает влияние на протекание онтогенеза, в частности, на
процессы старения растений. Однако изменения проявляются по-разно-
му в зависимости от доз, способов облучения и вида растений.
Наблюдается как ускорение, так и замедление старения. Механиз-
мы запуска процесса радиоиндуцированного старения монокарпических
растений на сегодня изучены недостаточно [3].
Так, для наименьшей дозы облучения темпы распада антоцианов через
4 ч оказались выше, чем для остальных доз, и составили 0,0054 мг/(г · ч)
(таблица). Спустя 6 ч после облучения содержание антоцианов в данном
варианте достигло минимального по сравнению с другими варианта-
ми значения — 0,01 мг/г. Для средней дозы темпы распада пигментов
спустя 4 ч были меньше и составили 0,0033 мг/(г · ч). Их содержание че-
рез 6 ч после облучения было выше (0,016 мг/г), чем в контроле (0,013
мг/г) и при наименьшей дозе. Для наибольшей дозы содержание анто-
цианов спустя 6 ч после облучения было выше, чем в контроле и при
двух других дозах — 0,019 мг/г.
Скорость деградационных процессов зависела от дозы облучения. В
пробах, облученных наибольшей дозой, деградационные процессы про-
текали медленнее (см. таблицу). Скорость уменьшения содержания ан-
тоцианов после 4 ч облучения составляла 0,0012 мг/(г · ч), после 5 ч —
181
ВОЗРАСТНАЯ ДИНАМИКА АНТОЦИАНОВ
Физиология и биохимия культ. растений. 2011. Т. 43. № 2
Динамика деградации антоцианов в лепестках ипомеи:
1 — необлученные лепестки (контроль); 2—4 — облученные соответственно дозами 4,23, 8,46 и
12,69 кДж/м2
Время после облучения, ч
4
3
1
2
0,0035, после 6 ч — 0,0036. Кроме того, через 6 ч после облучения со-
держание антоцианов в образцах, облученных наибольшей дозой, было
выше, чем в контроле и при остальных дозах на тот же момент. Сохра-
нение такого их уровня может свидетельствовать о включении защитно-
го механизма, состоящего в увеличении количества флавоноидных пиг-
ментов в клетках. Таким образом, установлено, что УФ-В-облучение
влияет на темпы старения лепестков ипомеи пурпурной. Однако оно неод-
нозначно, поскольку отсутствует прямая зависимость ускорения темпов
распада антоцианов от увеличения дозы УФ-облучения. Тем не менее в
пробах, облученных высокой дозой — 12,6 кДж/м2, деградационные
процессы протекали медленнее, чем в контроле. Это дало основание
сделать вывод, что доза облучения 12,6 кДж/м2 способствует замедлению
процессов деградации антоцианов. Поскольку старение ипомеи являет-
ся процессом запрограммированным, но внешние факторы также могут
влиять на него, можно предположить, что деградационные процессы,
сопровождающие старение, под влиянием одной из доз облучения не-
сколько замедлились.
Вероятный механизм снижения скорости деградационных процес-
сов предложен в работе [1]. Он состоит в том, что скорость деградацион-
ных процессов зависит от экспрессии генов, ответственных за появление
гидролазы — фермента, расщепляющего антоцианы. Соответственно,
чем ниже активность гидролитических ферментов, тем медленнее идет
распад антоцианов. УФ-В-облучение тормозит экспрессию генов гидро-
лазы и вызывает выработку антоцианов в качестве защитного механиз-
ма [9].
Таким образом, динамика уменьшения содержания антоцианов, ха-
рактеризующая скорость деградационных процессов в клетке, может
служить критерием для определения темпов старения. Это представляет
интерес с точки зрения исследования возрастной адаптации монокарпи-
ческих растений к повышению уровня УФ-В-радиации.
1. Гродзинский Д.М., Гуща Н.И., Перковская Г.Ю. и др. Влияние хронического облучения
на адаптивный потенциал растений // Радиобиология растений. — 2002. — 42, № 2. —
С. 155—158.
2. Гродзинский Д.М. Старение у растений // Надежность и элементарные события процес-
сов старения биологических объектов. — Киев: Наук. думка, 1986. — 208 с.
3. Гродзинський Д.М., Шиліна Ю.В., Міхеєв О.М. Механізми регуляції монокарпічного
старіння рослин // Физиология и биохимия культ. растений. — 2003. — 35, № 3. —
С. 187—199.
4. Дубров А.П. Генетические и физиологические эффекты действия ультрафиолетовой ра-
диации на высшие растения. — М.: Наука, 1968. — 249 с.
182
А.Н. БЕРЕСТЯНАЯ, Д.М. ГРОДЗИНСКИЙ
Физиология и биохимия культ. растений. 2011. Т. 43. № 2
Зависимость скорости уменьшения содержания антоцианов (мг/(г сырого вещества · ч)) от
дозы облучения
Время после облучения, ч
Вариант
2 3 4 5 6
Контроль 0 0 0,0052 0,0043 0,0058
Доза облучения, кДж/м2
4,23 0 0 0,0054 0,0062 0,0052
8,46 0,0011 0,0034 0,0033 0,0022 0,0038
12,69 0,0022 0,0014 0,0012 0,0035 0,0036
5. Кузнецов В.В., Дмитриева Г.А. Физиология растений. — М.: Высш. шк., 2005. — 736 с.
6. Ракитин В.Ю., Карягин В.В., Ракитина Т.Я. и др. Особенности образования АБК у му-
тантов Arabidopsis thaliana по этиленовому сигнальному пути при УФ-В-стрессе // Фи-
зиология растений. — 2008. — 55, № 6. — С. 942—944.
7. Hakvoort H.W., Ernst W.H. et al. Evidence that UV-B tolerance of the photosynthetic appa-
ratus in microalgae is related to the D1-turnover mediated repair cycle in vivo // J. Plant
Physiol. — 1995. — 147, N 2. — P. 75—80.
8. Varostos C.A. Global total ozone dynamics // Environ. Sci. and Pollut. Res. — 2008. — 3,
N 3. — P. 153—157.
9. Yamada T., Ichimura K., Kanekatsu M. et al. Gene expression in opening and senescing petals
of morning glory (Ipomoea nill) flowers // Plant Cell Rep. — 2007. — 26, N 6. — P. 823—
835.
Получено 16.11.2009
ВІКОВА ДИНАМІКА АНТОЦІАНІВ У ПЕЛЮСТКАХ IPOMOEA PURPUREA ЗА ДІЇ
УФ-ОПРОМІНЕННЯ ЯК КРИТЕРІЙ ДЕГРАДАЦІЙНИХ ПРОЦЕСІВ У КЛІТИНІ
А.М. Берестяна, Д.М. Гродзинський
Інститут клітинної біології та генетичної інженерії Національної академії наук України,
Київ
Досліджено динаміку зменшення вмісту антоціанів у процесі старіння пелюсток Ipomoea
purpurea, яка характеризує швидкість деградаційних процесів у клітині. Проаналізовано
вплив різних доз УФ-В-опромінення на швидкість вікової деградації антоціанів. Показа-
но, що в межах дослідженого діапазону УФ-опромінення тільки одна доза — 12,6 кДж/м2
сприяла уповільненню темпів розпаду антоціанів. Обговорено вірогідні механізми, що
пов’язують старіння і деградацію пігментів.
AGE-SPECIFIC DYNAMICS OF ANTHOCYANIN IN PETALS OF IPOMOEA PURPUREA
TREATED BY UV RADIATION, AS A CRITERION OF DEGRADATION PROCESSES IN
A CELL
A.M. Berestyana, D.M. Grodzinsky
Institute of Cell Biology and Genetic Engineering, National Academy of Sciences of Ukraine
148 Akademika Zabolotnogo St., Kiev, 03143, Ukraine
The dynamics of the anthocyanin content reduction in the course of aging of the Ipomoea pur-
purea petals, which characterizes the rate of the degradation processes in a cell, has been studied.
The analysis included the impact of various UV-B-radiation doses on the rate of anthocyanin age-
related decomposition. The experiment proved that but one dose — 12,6 kJ/m2 — contributed to
the delay of the anthocyanin decomposition rate, within the studied range. The probable mecha-
nisms that connect ageing and pigment degradation are being discussed.
Key words: Ipomea purpurea (L.) Roth, anthocyanin, UV-B-radiation, monocarpic plants, dyna-
mics of aging.
183
ВОЗРАСТНАЯ ДИНАМИКА АНТОЦИАНОВ
Физиология и биохимия культ. растений. 2011. Т. 43. № 2
|