Протекторна дія світла на токсичний вплив кадмію на прикладі протонеми моху Funaria hygrometrica Hedw
Досліджено вплив світла на токсичну дію кадмію у процесі росту протонеми моху F. hygrometrica. Показано, що світло послаблює токсичну дію кадмію і знижує міру виражености хлорозу. Виявлено, що поєднаний вплив інтенсивного освітлення та високих концентрацій кадмію призводить до зростання концентрації...
Збережено в:
| Дата: | 2001 |
|---|---|
| Автори: | , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Ukrainian |
| Опубліковано: |
Західний науковий центр НАН України і МОН України
2001
|
| Назва видання: | Праці наукового товариства ім. Шевченка |
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/73494 |
| 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: | Протекторна дія світла на токсичний вплив кадмію на прикладі протонеми моху Funaria hygrometrica Hedw / Н. Речевська, О. Хоркавців, С. Маєвська // Праці Наукового товариства ім. Шевченка. — Л., 2001. — Т. VII: Екологічний збірник. Екологічні проблеми природокористування та біорозмаїття Львівщини. — С. 297-302. — Бібліогр.: 10 назв. — укр. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-73494 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-734942015-01-13T03:02:10Z Протекторна дія світла на токсичний вплив кадмію на прикладі протонеми моху Funaria hygrometrica Hedw Речевська, Н. Хоркавців, О. Маєвська, С. Прикладні екологічні проблеми Досліджено вплив світла на токсичну дію кадмію у процесі росту протонеми моху F. hygrometrica. Показано, що світло послаблює токсичну дію кадмію і знижує міру виражености хлорозу. Виявлено, що поєднаний вплив інтенсивного освітлення та високих концентрацій кадмію призводить до зростання концентрації білка в апікальних та субапікальних клітинах протонеми, а також до втрати внутрішньоклітинного апікально-базального розподілу білка, що може свідчити про зміну функціональної активности клітин та перебудову метаболізму в напрямі адаптації до дії кадмію. The Influence of light against the toxic effect of cadmium has been studied in the moss Funaria hygrometrica protonema. In cadmium contained medium the growth rate of protonemata and the total content of proteins in their cells increase under the effect of intensive lighting. Morever, the combined action of intensive light and high oncentrations of cadmium provoke the increase of protein concentration in the apical and subapical protonema cells and the loss of the gradient of the apical-basal protein intracellular distribution. Probably the change in functional activity of cells and a modification of metabolism are a kind of adaptation to cadmium action. 2001 Article Протекторна дія світла на токсичний вплив кадмію на прикладі протонеми моху Funaria hygrometrica Hedw / Н. Речевська, О. Хоркавців, С. Маєвська // Праці Наукового товариства ім. Шевченка. — Л., 2001. — Т. VII: Екологічний збірник. Екологічні проблеми природокористування та біорозмаїття Львівщини. — С. 297-302. — Бібліогр.: 10 назв. — укр. 1563-3569 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/73494 582.32:575.17 uk Праці наукового товариства ім. Шевченка Західний науковий центр НАН України і МОН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Ukrainian |
| topic |
Прикладні екологічні проблеми Прикладні екологічні проблеми |
| spellingShingle |
Прикладні екологічні проблеми Прикладні екологічні проблеми Речевська, Н. Хоркавців, О. Маєвська, С. Протекторна дія світла на токсичний вплив кадмію на прикладі протонеми моху Funaria hygrometrica Hedw Праці наукового товариства ім. Шевченка |
| description |
Досліджено вплив світла на токсичну дію кадмію у процесі росту протонеми моху F. hygrometrica. Показано, що світло послаблює токсичну дію кадмію і знижує міру виражености хлорозу. Виявлено, що поєднаний вплив інтенсивного освітлення та високих концентрацій кадмію призводить до зростання концентрації білка в апікальних та субапікальних клітинах протонеми, а також до втрати внутрішньоклітинного апікально-базального розподілу білка, що може свідчити про зміну функціональної активности клітин та перебудову метаболізму в напрямі
адаптації до дії кадмію. |
| format |
Article |
| author |
Речевська, Н. Хоркавців, О. Маєвська, С. |
| author_facet |
Речевська, Н. Хоркавців, О. Маєвська, С. |
| author_sort |
Речевська, Н. |
| title |
Протекторна дія світла на токсичний вплив кадмію на прикладі протонеми моху Funaria hygrometrica Hedw |
| title_short |
Протекторна дія світла на токсичний вплив кадмію на прикладі протонеми моху Funaria hygrometrica Hedw |
| title_full |
Протекторна дія світла на токсичний вплив кадмію на прикладі протонеми моху Funaria hygrometrica Hedw |
| title_fullStr |
Протекторна дія світла на токсичний вплив кадмію на прикладі протонеми моху Funaria hygrometrica Hedw |
| title_full_unstemmed |
Протекторна дія світла на токсичний вплив кадмію на прикладі протонеми моху Funaria hygrometrica Hedw |
| title_sort |
протекторна дія світла на токсичний вплив кадмію на прикладі протонеми моху funaria hygrometrica hedw |
| publisher |
Західний науковий центр НАН України і МОН України |
| publishDate |
2001 |
| topic_facet |
Прикладні екологічні проблеми |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/73494 |
| citation_txt |
Протекторна дія світла на токсичний вплив кадмію на прикладі протонеми моху Funaria hygrometrica Hedw / Н. Речевська, О. Хоркавців, С. Маєвська // Праці Наукового товариства ім. Шевченка. — Л., 2001. — Т. VII: Екологічний збірник. Екологічні проблеми природокористування та біорозмаїття Львівщини. — С. 297-302. — Бібліогр.: 10 назв. — укр. |
| series |
Праці наукового товариства ім. Шевченка |
| work_keys_str_mv |
AT rečevsʹkan protektornadíâsvítlanatoksičnijvplivkadmíûnaprikladíprotonemimohufunariahygrometricahedw AT horkavcívo protektornadíâsvítlanatoksičnijvplivkadmíûnaprikladíprotonemimohufunariahygrometricahedw AT maêvsʹkas protektornadíâsvítlanatoksičnijvplivkadmíûnaprikladíprotonemimohufunariahygrometricahedw |
| first_indexed |
2025-07-05T22:04:20Z |
| last_indexed |
2025-07-05T22:04:20Z |
| _version_ |
1836846217698476032 |
| fulltext |
УДК 582.32:575.17
Наталія РЕЧЕВСЬКА, Олександра ХОРКАВЦІВ, Софія МАЄВСЬКА
ПРОТЕКТОРНА ДІЯ СВІТЛА НА ТОКСИЧНИЙ ВПЛИВ
КАДМІЮ НА ПРИКЛАДІ ПРОТОНЕМИ
МОХУ FUNARIA HYGROMETRICA HEDW.
Досліджено вплив світла на токсичну дію кадмію у процесі росту про-
тонеми моху F. hygrometrica. Показано, що світло послаблює токсичну
дію кадмію і знижує міру виражености хлорозу. Виявлено, що поєднаний
вплив інтенсивного освітлення та високих концентрацій кадмію при-
зводить до зростання концентрації білка в апікальних та субапікальних
клітинах протонеми, а також до втрати внутрішньоклітинного
апікально-базального розподілу білка, що може свідчити про зміну функ-
ціональної активности клітин та перебудову метаболізму в напрямі
адаптації до дії кадмію.
Техногенні забруднювачі довкілля, ураховуючи важкі метали, діють
на рослинні організми як біохемічні аґенти, що порушують ультрамікро-
скопічні структури клітин, фізіологічні процеси і метаболізм рослин, а
через них — ростові та формотворчі процеси. Мохи, незважаючи на не-
великі розміри, є потужними сорбентами важких металів і здатні погли-
нати їх безпосередньо з повітря, опадів та вологи ґрунту. Вивчення ре-
акції мохів на токсичну дію важких металів має на меті не лише пошук
адекватних індикаторів забруднення, а й дослідження шляхів послаб-
лення токсичного впливу полютантів на рослинний організм.
Первинна реакція організму на дію важкого металу характеризується
швидкою імобілізацією неспецифічних захисних систем, які забезпечують
збереження життєздатности та перебудову метаболізму. Однією з таких
систем є синтез білка. Тому доцільно припустити, що посилення синтезу
білків може зменшити токсичний ефект важкого металу. Одним із
важливих морфогенетичних чинників, який активує метаболічні процеси
в рослинних клітинах, є світло.
Поглинута рослинами світлова енерґія використовується не лише в
реакціях фотосинтезу, але також бере участь у регуляції численних
процесів росту і розвитку рослин — регулюванні активности фітогормо-
нів, зміні функціональної активности мембран та реалізації програм син-
тезу ряду ферментів та білків. Встановлено стимулюючий вплив світла
на біосинтез білків та активність нітратредуктази в сої [7], на вміст хло-
рофілу та білків у паростках овочевих культур [8], а також виявлено 6
НАТАЛІЯ РЕЧЕВСЬКА, ОЛЕКСАНДРА ХОРКАВЦІВ, СОФІЯ МАЄВСЬКА 298
білків з молекулярними масами 66, 44, 30, 29 та 23 кД, що синтезуються
у пагонах томатів під впливом зростання інтенсивности освітлення [9].
Наша наукова розвідка має на меті вивчення ролі світлової інтенси-
фікації внутрішньоклітинного метаболізму на зниження токсичности ка-
дмію у протонеми моху Funaria hygrometrica Hedw.
Методика досліджень. Для біохемічних аналізів використовували 8-
денну протонему листостеблового моху Funaria hygrometrica Hedw. Про-
тонему вирощували зі спор на агаризованому середовищі Кноп-II [1] під
впливом різних інтенсивностей світла 1, 2 та 3 тис. лк, у контрольованих
умовах температури 20—25 оС, і вологости 95—98 %. На 4 добу росту
протонему у стерильних умовах переносили на середовища, що містіли
розчин хлористого кадмію у концентрації 0,01 —10,0 мкв. кмоль/л і на-
далі продовжували вирощувати під впливом різної інтенсивности світла.
Контролем служили середовища, що не містили іонів кадмію.
Не порушуючи стерильности, довжину протонеми визначали в чашках
Петрі на 7 день після посіву. Вміст білка у протонемі визначали за
методом Лоурі [10].
Вміст загальних цитоплазматичних білків вимірювали у фіксованому
матеріалі, використовуючи для фіксації суміш ФОС (70 % етанол : льо-
дова оцтова кислота : 40 % формальдегід у співвідношенні 85:5:10). Для
вимивання з клітин нуклеїнових кислот протонему витримували 15 хв. у
15-відсотковому розчині трихлороцтової кислоти на киплячій водяній
бані. Загальні білки фарбували 0,1 % розчином тривкого зеленого FCF
(рН 2,2) упродовж 24 год [3]. Зафарбовані препатари тричі промивали
дистильованою водою, поміщали у гліцериновий гель і фотометрували
при =635 нм.
Результати досліджень та їх обговорення. На світлі протонема F.
hygrometrica наростає верхівкою апікальної клітини, за рахунок поділів
якої та галуження інтеркалярних клітин формується дернинка. Із зрос-
танням інтенсивности освітлення (від 1 до 3 тис. лк) спостерігалося про-
порційне зростання швидкости росту протонеми (рис. 1). Така тенденція
була характерна як для контрольних зразків (що росли на середовищі
без металу), так і для зразків, що зазнавали дії кадмію.
Порівнюючи ріст протонеми на різних середовищах під впливом освіт-
лення від 1 до 3 тис. лк встановлено зростання швидкости росту
протонеми в контрольному середовищі у 1,2 рази (td=11,1), на середовищі
із вмістом кадмію 0,1 мкв. кмоль/л у 1,3 рази (td=9,1), на середовищі із
вмістом кадмію 1,0 мкв. кмоль/л у 1,5 рази (td=14,9). Для підтвердження
нашої гіпотези про те, що при зростанні інтенсивности світла може
частково послаблюватися токсичний ефект кадмію, у дослідах було
проаналізовано взаємовплив світла та летальної концентрації важкого
металу — 10 мкв. кмоль/л.
Унаслідок перенесення 4-добової протонеми, що росла на світлі
різної інтенсивности, на середовище з 10 мкв. кмоль/л концентрацією
металу виявилося, що після 3 діб експозиції на середовищі з важким
металом ріст протонеми в умовах освітлення 1 тис. лк цілком припи-
нявся, тобто довжина протонеми на 7 добу росту відповідала розмірам
4-добової протонеми. Крім того, спостерігався хлороз (утрата хлоро-
філу), що є одним із симптомів токсикозу кадмію. Із зростанням
ПРОТЕКТОРНА ДІЯ СВІТЛА НА ТОКСИЧНИЙ ВПЛИВ КАДМІЮ НА ПРИКЛАДІ ПРОТОНЕМИ… 299
освітлення ростові показники поступово змінювалися. Під впливом
світла 2 тис. лк довжина протонеми зростала в 1,8 раза (td=8,5) проти
попереднього варіанту, а під впливом освітлення 3 тис. лк розміри
протонеми зростали майже у 2,4 раза (td=15,3) й, водночас, змен-
шувалися ознаки хлорозу, що може безпосередньо бути зумовлене
дією світла на фотосинтетичний апарат [6].
Рис. 1. Взаємовплив світла та кадмію на швидкість росту протонеми моху
F. hygrometrica: 1 — 5 концентрації хлориду кадмію (1 — контроль (без кадмію);
2 — 0,01 мкв. кмоль/л; 3 — 0,1 мкв. кмоль/л; 4 — 1,0 мкв. кмоль/л;
5 — 10,0 мкв. кмоль/л).
Для докладнішого пояснення одержаних результатів ми проаналізу-
вали вплив світла різної інтенсивности на вміст білка у протонемі, ви-
рощеній на середовищах із кадмієм. Встановлено стимулюючий вплив
світла на вміст білка в контрольних зразках (рис. 2).
Рис. 2. Вплив інтенсивности освітлення на вміст білка у протонемі моху
Funaria hygrometrica Hedw., що росла на середовищах із концентрацією кадмію:
1 — контроль; 2 — 0,01 мкв. кмоль/л; 3 — 0,1 мкв. кмоль/л;
4 — 1,0 мкв. кмоль/л.
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1,0 тис.лк 2,0 тис.лк 3,0 тис.лк
Інтенсивність освітлення, тис.лк
Д
ов
ж
ин
а
пр
от
он
ем
и,
м
км -1
-2
-3
-4
-5
0
5
10
15
20
25
Інтенсивність освітлення, тис.лк
Вм
іс
т
бл
ка
, м
гг
с
.в
.
-1
-2
-3
-4
1,0 тис.лк 2,0 тис.лк 3,0 тис.лк
НАТАЛІЯ РЕЧЕВСЬКА, ОЛЕКСАНДРА ХОРКАВЦІВ, СОФІЯ МАЄВСЬКА 300
Під впливом освітлення 3 тис. лк концентрація білка у протонемі під-
вищувалася майже у 2,5 раза порівняно з освітленням 1 тис. лк. У ви-
падку порівняння зразків, що росли на середовищах із кадмієм, спосте-
рігалася тенденція зростання вмісту білка із збільшенням концернтрації
важкого металу в субстраті, причому із зростанням інтенсивности освіт-
лення (2 та 3 тис. лк) вміст білка у протонемі, що росла на середовищі з
концентрацією кадмію 1 мкв. кмоль/л, наближався до контрольного ва-
ріанту.
Поряд із вивченням кількісних змін білка на рівні протонеми, важливе
значення має встановлення його внутрішньоклітинного вмісту та
розподілу. Аналіз вмісту білка в апікальних та субапікальних клітинах
протонеми, яка росла на середовищах без кадмію, показав, що клітини
протонеми суттєво відрізняються за розподілом білка (рис. 3). Максима-
льна концентрація білка встановлена в апікальних клітинах, які активно
ростуть. Крім того, тут встановлювався апікально-базальний градієнт
концентрації. У субапікальних клітинах вміст білка зменшувався та спо-
стерігалася втрата градієнтного розподілу. Із зростанням інтенсивности
освітлення до 3 тис. лк концентрація білка у верхівці апікальної клітини
зростала майже у 1,3 раза, порівняно з освітленням 1 тис. лк, та
апікально-базальний розподіл ставав чіткіший.
І ІІ ІІІ
Рис. 3. Взаємовплив світла та кадмію на концентрацію білка у верхівкових
клітинах протонеми моху F. hygrometrica: 1—4 — концентрації хлориду кадмію,
мкв. кмоль/л (1 — контроль (без кадмію), 2 — 0,01, 3 — 0,1, 4 — 1,0).
Порівнюючи зразки, які експонувалися на середовищах із кадмієм, ми
встановили, що під впливом кадмію у концентрації 0,01 мкв. кмоль/л
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
1 2 3 4 5 6
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
1 2 3 4 5 6
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
1 2 3 4 5 6
В
мі
ст
б
іл
ка
, в
ід
н.
о
д.
4
1
2
3
4
2
3
1
4
2
3
1
ПРОТЕКТОРНА ДІЯ СВІТЛА НА ТОКСИЧНИЙ ВПЛИВ КАДМІЮ НА ПРИКЛАДІ ПРОТОНЕМИ… 301
апікально-базальний характер розподілу в апікальних клітинах ще збе-
рігався, хоча він ставав менш вираженим. Концентрації кадмію 0,1 та 1
мкв. кмоль/л індукували зростання концентрації білка як в апікальних,
так і в субапікальних клітинах. Паралельно простежувався спад кр-
утизни апікально-базального градієнту.
Збільшення інтенсивности світла сприяло підвищенню внутрішньоклі-
тинної концентрації білка у протонемі, що росла на середовищах із важ-
ким металом. Найкраще такий стимулюючий ефект проявлявся під
впливом світла інтенсивністю 3 тис. лк та концентрацією важкого металу
1 мкв. кмоль/л. У цьому випадку концентрація білка в апікальній клітині
зростала майже у 2 рази, порівняно із впливом освітлення 1 тис. лк, та
досягала рівня апікальної клітини контрольного зразка. Водночас спо-
стерігалось підвищення вмісту білка в субапікальних клітинах (майже до
рівня апікальних клітин).
Попередніми нашими дослідженнями встановлено, що реакцією моху
F. hygrometrica на присутність кадмію у субстраті було підвищення за-
гального вмісту білка та індукція високомолекулярної білкової фракції
(270 кД), якій ми відводили роль металхелатуючої сполуки [2]. Поряд із
цим, встановлені зміни і на рівні ферментативних систем естерази та
пероксидази. Ферменти реагували на токсичний вплив кадмію розши-
ренням спектра множинних молекулярних форм. У пероксидаз виявлено
нову фракцію з молекулярною масою 60 кД, а у спектрі естераз
з’являлися 2 нові форми з молекулярними масами в межах від 29 до 40
кД. Стає очевидним той факт, що активація метаболічних процесів у
клітинах, у тому числі і біосинтезу білків, послаблювала токсичний
ефект, спричинений дією важкого металу.
У зв’язку з цим, ми застосували у своїх експериментах дію світла рі-
зної інтенсивности, як фактора, що має здатність підсилювати чи пере-
микати механізми ендогенного регулювання [4]. Аналіз швидкости росту
протонеми продемонстрував протекторну дію світла на вплив кадмію.
Підтвердженням цих результатів стали зміни білкового вмісту у прото-
немі моху. Поряд із загальним підвищенням рівня білка під впливом на-
ростаючих інтенсивностей освітлення 2—3 тис. лк, важливе значення мав
і розподіл його внутрішньоклітинної концентрації. Дія світла в умовах
токсичного впливу кадмію сприяла зростанню концентрації білка як в
апікальній, так і ще більшою мірою, у субапікальній клітинах, причому,
розподіл білка втрачав градієнтний характер, властивий апікальній
клітині. Це свідчить про зміну функціональної активности клітин та
перебудову метаболізму, які можна розглядати як формування адаптації
рослини до несприятливого фактора.
Наведені результати свідчать про важливу роль світла у підсиленні
захисних систем рослинного організму у випадку дії кадмію.
ЛІТЕРАТУРА
1. Демкив О.Т., Сытник К.М. Морфогенез архегониат. К.: Наук. думка, 1985.
204 с.
НАТАЛІЯ РЕЧЕВСЬКА, ОЛЕКСАНДРА ХОРКАВЦІВ, СОФІЯ МАЄВСЬКА 302
2. Демків О.Т., Речевська Н.Я. Сумісний вплив свинцю та кадмію на розвиток
моху Funaria hygrometrica Hedw. // Проблеми ботаніки і мікології на порозі
третього тисячоліття: Матер. Х з’їзду Укр. ботан. товариства (Полтава, 22–23
травня 1997 р.). К., 1997. С. 126—127.
3. Дженсен У. Ботаническая гистохимия. М.: Мир. 1965. 377 с.
4. Курсанов А.Л., Воскресенская Н.П. Фоторегуляция метаболизма и мор-
фогенез растений. М.: Наука. 1975. С. 3—4.
5. Плохинский Н.А. Биометрия. М.: Издво МГУ. 1970. 366 с.
6. Полевой В.В., Саламатова Т.С. Физиология роста и развития растений. —
Л.: Издво Лен. унта. 1991. 240 с.
7. Barro F., Haba P., Maldonado J.M., Fontes A.G. Effects of light quality on
growth, contents of carbohydrates, proteins and pigments and nitrate reductase
activity in soybean plants // J. Plant Physiol. 1989. 134. № 5. P. 586—591.
8. Gruenzweig J., Katan J. Physiological aspects of increased growth response of
plants in solarized soils // Phytoparasitica. 1993. 21. № 2. P. 147.
9. Davies H., Jordan B., Harwood J. Changes in acyllipid, protein and
chhlorophyll content of lettuce and tomato chloroplasts during acclimation to
changes in irradiance // Plant Physiol. and Biochem. 1991. 29. № 3. P. 281—288.
10. Lowry O.A., Rosenbrough N.J., Farr A.I., Randalt R.I. Protein measurment
with Folin phenol reagent Lowry O.A. // J. Biol. Chem. 1951. 193. № 1. P. 265—275.
SUMMARY
Nataliya RECHEVSKA, Olexandra KHORKAVTCIV, Sofiya MAYEVSKA
PROTECTIVE ACTION OF LIGHT AGAINST THE TOXIC EFFECT OF CADMIUM IN THE
PROTONEMA OF THE MOSS FUNARIA HYGROMETRICA HEDW
The Influence of light against the toxic effect of cadmium has been studied in the moss
Funaria hygrometrica protonema. In cadmium contained medium the growth rate of
protonemata and the total content of proteins in their cells increase under the effect of
intensive lighting. Morever, the combined action of intensive light and high concentrations of
cadmium provoke the increase of protein concentration in the apical and subapical protonema
cells and the loss of the gradient of the apical-basal protein intracellular distribution. Probably
the change in functional activity of cells and a modification of metabolism are a kind of
adaptation to cadmium action.
|