Модифицирующее действие β - индолилуксусной кислоты

УДК 581.1
МОДИФИЦИРУЮЩЕЕ ДЕЙСТВИЕ
β-ИНДОЛИЛУКСУСНОЙ КИСЛОТЫ
НА ЛИПОПЕРОКСИДАЦИЮ
В ЛИСТЬЯХ ГОРОХА ПРИ ТЕПЛОВОМ ШОКЕ
Л.Н. Курганова, А.П. Веселов, И.В. Балалаева, В.А. Чурюмова
Нижегородский госуниверситет
Исследовалось действие экзогенного ауксина на процесс перекисного
окисления при высокотемпературной обработке. При гипертермии с предшествующей обработкой ИУК отмечалось снижение содержания промежуточных продуктов липопероксидации (диеновых конъюгатов) и изменение
активности супероксиддисмутазы. Модифицирующее действие ИУК на динамику активности СОД зависело от времени экспозиции с фитогормоном:
кратковременная предобработка снижала активность СОД, а более длительная приводила к резкой активации фермента. Все это позволяет предположить возможное взаимодействие β-ИУК и антиоксидантной системы защиты клетки.
В растительном организме существует сложная многокомпонентная сигнальная сеть, осуществляющая рецепцию внешних факторов и активацию защитных
систем организма. В ее составе компоненты одной сигнальной системы способны
активировать или ингибировать другие системы, осуществляя тем самым координацию на уровне всего организма (Тарчевский, 2000). В ряду наиболее значимых
сигнальных систем растительного организма рассматривается фитогормональная,
в частности связанная с ауксинами (Abel et al., 1996; Hooleya, 1998; Медведев и
др., 1999), и супероксид-продуцирующая, вызывающая активацию перекисного
окисления (Барабой и др., 1992).
Целью настоящей работы являлось исследование влияния предварительной
обработки растений экзогенным ауксином (β-ИУК) на пероксидацию и активацию
антиоксидантной системы защиты в связи с действием гипертермии. Объектом
исследований служили растения гороха Pisum sativum L. Обработку ИУК
осуществляли путем опрыскивания листьев растений раствором фитогормона в
0.25%-ном растворе Tween-20. Результаты предварительных опытов с исследованием действия ИУК разной концентрации (10-6, 10-5 и 10-4 М) показали, что
оптимальный эффект от воздействия фитогормона наблюдался при его концентрации 10-5 М, которая и была использована в дальнейших опытах. Предобработку
ауксином осуществляли в течение 15, 60 и 120 минут; время высокотемпературного воздействия составляло 15, 30 и 60 минут. Анализ проводили на полностью сформировавшихся листьях сразу после окончания теплового шока. Контролем служили растения, не подвергавшиеся гипертермии.
Антиоксидантную систему защиты оценивали по работе ее ключевого фермента — супероксиддисмутазы (СОД), осуществляющей дисмутацию О2-. на стадии инициации процесса свободнорадикального окисления (Alscher et al., 1997;
Тарчевский, 2000). Активность СОД определяли по методике С. Чевари и др.
155
(1985). Содержание промежуточных продуктов перекисного окисления — диеновых конъюгатов (ДК) — тестировали спектрофотометрически по поглощению при
232 нм.
Тепловой шок (42оС) в не обработанных ауксином растениях приводил к увеличению содержания ДК при всех экспозициях температурного воздействия. При
30 минутах гипертермии их уровень достигал 120% от контроля (рис. 1). В случае
часовой предобработки ИУК накопление диеновых конъюгатов носило менее
значительный характер, а к 60 минутам экспозиции снижалось ниже контрольного уровня. Согласно В.А. Барабою и др. (1992), это может служить показателем
более высокой устойчивости организма к действию стрессора.
140
контроль
% от контроля
120
100
80
60
40
20
0
15
30
60
Время воздействия теплового шока, мин
без предобработки
60 мин предобработки
Рис. 1. Изменение содержания диеновых конъюгатов при тепловом шоке
Изменение активности СОД, одного из важнейших антиоксидантных ферментов клетки, при обработке экзогенным фитогормоном имело сложную динамику.
В растениях, не обработанных экзогенным фитогормоном, гипертермия приводила к незначительной активации СОД при 30–60 минутах прогрева по отношению
к исходному контрольному уровню (рис. 2). Кратковременная 15-минутная
предобработка ИУК приводила к снижению активности фермента после 15 минут
прогрева. В дальнейшем активность СОД при 30 и 60 минутах теплового шока
восстанавливалась до исходного уровня перед началом высокотемпературного
воздействия. Часовая предобработка ауксином приводила к резкой активации
СОД при 15 минутах теплового шока. Однако этот эффект носил кратковременный характер и не наблюдался при более длительной гипертермии. Наиболее зна156
чительный модифицирующий эффект предварительной обработки ИУК отмечен
при двухчасовой прединкубации с фитогормоном. В этом случае активация СОД
происходила уже при 15 минутах воздействия и сохранялась на значительном
уровне при всех исследованных экспозициях теплового шока. Подобная
активация фермента позволяет предположить, что действие ИУК может быть связано с синтезом фермента de novo или активацией его латентных форм.
500
% от контроля
400
300
200
контроль
100
0
15
30
60
Время воздействия теплового шока, мин
без предобработки
60 мин предобработки
15 мин предобработки
120 мин предобработки
Рис. 2. Изменение активности СОД при тепловом шоке
в зависимости от длительности предобработки ИУК
Таким образом, экзогенная β-ИУК влияет на процесс пероксидации и активность СОД — одного из важнейших ферментов антиоксидантной защиты клетки.
Эффект воздействия ИУК на динамику активности СОД при гипертермии носит
сложный характер и зависит от времени экспозиции с фитогормоном. Кратковременная 15-минутная предобработка ауксином снижала активность СОД, отмечаемую при тепловом шоке. Более длительная экспозиция фитогормона приводила к
резкой активации фермента при последующем высокотемпературном воздействии. Эта активация носила непродолжительный характер в случае часовой
прединкубации или сохранялась в течение всего времени гипертермии в случае
более продолжительной двухчасовой обработки ауксином. Многократная активация СОД на фоне низкого уровня продуктов перекисного окисления может свиде157
тельствовать о способности гормонального (ауксинового) сигнала взаимодействовать с системой пероксидации и активировать антиоксидантную защиту клетки.
Работа выполнена при финансовой поддержке гранта КЦФЕ Минобразования
России (проект 97-0-10.0-163).
ЛИТЕРАТУРА
Барабой В.А., Брехман Н.Н., Голотин В.Г., Кудряшов Ю.Б. Перекисное окисление и
стресс. СПб., 1992.
Медведев С.С., Батов А.Ю., Мошков А.В., Маркова И.В. Роль ионных каналов в
трансдукции ауксинового сигнала // Физиол. раст. 1999. Т. 46, № 5. С. 771–717.
Тарчевский И.А. Элиситор-индуцируемые сигнальные системы и их взаимодействие //
Физиол. раст. 2000. Т. 47, № 2. С. 321–331.
Чевари С., Чаба И., Секей И. Роль супероксиддисмутазы в окислительных процессах
клетки и метод определения ее в биологических материалах // Лабораторное дело. 1985.
Вып. 11. С. 578–681.
Abel S., Theologis A. Early genes and auxin action // Plant Physiol. 1996. V. 193, № 3.
P. 1086–1089.
Alscher R.G., Donahue J.L., Cramer C.L. Reactive oxygen species and antioxidants: Relationships in green cells // Physiol. Plant. 1997. V. 100. P. 224–233.
Hooleya R. Auxin signaling: homing in with targeted genetics // Plant Cell. 1998. V. 10.
P. 1581–1584.
158