Об изменчивости изопероксидаз растений в условиях химического загрязнения

Об изменчивости изопероксидаз растений в условиях химического загрязнения

Стаценко А.П., Иванов А. И.,.

Конкина Е.Е., Сергеева О. В.,.

Тужилова Л.И.

В современной науке накоплен богатый экспериментальный материал, свидетельствующий о том, что в растениях в условиях химического стресса нарушается протекание различных физиологических и биохимических процессов. Известно, что даже сверхмалые концентрации поллютантов в окружающей среде вызывают количественные и качественные изменения макромолекул в растительном организме. Причем наибольшей изменчивости подвергаются ферментные системы, в частности, пероксидаза, степень трансформации которой в условиях химического стресса значительна.

Нами изучалась возможность использования количественной изменчивости изоферментов пероксидазы хвои сосны обыкновенной для оценки степени химического загрязнения территории мест прежнего уничтожения химического оружия в Пензенской области (окрестности пос. Леонидовка), где почва загрязнена продуктами деструкции оружейных токсинов: мышьяком, тяжелыми металлами, диоксинами и др.

Контрольные растительные образцы отбирали в незагрязненной зоне (Золотаревский сосновый бор), а опытные — в местах захоронения химического оружия со сверхмалым уровнем загрязнения.

Для выделения фермента из растительной ткани навеску (2 г) измельчали с помощью скальпеля, затем заливали семикратным объемом 0,005 М трис-глицинового буфера, содержащего 30% сахарозы, и гомогенизировали на холоду. Гомогенат в течение часа выдерживали при температуре 4 °C и центрифугировали при скорости 8 тыс. об/мин в течение 15 минут. Надосадочную жидкость использовали в качестве препарата пероксидазы. биохимия изофермент пероксидаза загрязнение Электрофорез пероксидазы проводили в цилиндрических гелях размером 0,6Ч7,0 см в 7,5%-ном полиакриламидном геле с использованием трис-глициновой буферной системы рН=8,3 с охлаждением. Время проведения электрофореза 2 часа 20 минут. Первые 20 минут сила тока на гелевую трубку не превышала 2 мА, а затем ее увеличивали до 4 мА.

По окончании электрофореза гели опускали на 30 минут в 0,02%-ный раствор солянокислого бензидина, а затем — в 0,01%-ный раствор пероксида водорода до появления голубых полос изопероксидаз. Затем реакционную смесь сливали, а гели промывали 10%-ным раствором уксусной кислоты.

Для идентификации фермента использовали промышленный препарат пероксидазы хрена.

Относительную активность отдельных изозимов определяли с использованием методики Лиу по скорости их проявления.

Для удобства анализа изозимных спектров катодные изопероксидазы по относительной электрофоретической активности (ОЭП) были условно разделены на три зоны: А-зона (ОЭП от 0 до 36), В-зона (от 37 до 61), С-зона (от 62 до 100).

Таблица — Влияние уровня химического загрязнения на количественную изменчивость пероксидазы хвои сосны обыкновенной.

Наши исследования показали, что сверхмалые химические загрязнения окружающей среды не вызывают качественных изменений в изозимном спектре пероксидазы хвои в результате чего гетерогенность спектров катодных пероксидаз остается неизменной (табл.). В то же время на загрязненных территориях отмечаются существенные количественные изменения изопероксидаз. Оценка сопряженности уровня химического загрязнения с активностью отдельных изозимов пероксидазы позволила нам выделить три группы изозимов: положительно коррелирующие с уровнем загрязнения, отрицательно коррелирующие и «инертные», активность которых не зависела от уровня загрязнения.

В первую группу вошли все изопероксидазы А-зоны, во вторую — изозимы С-зоны. В то же время В-зона характеризовалась наличием в ней изоформ, обнаруживающих как прямую, так и обратную зависимость по отношению к уровню химического загрязнения. Следует также отметить, что во всех трех зонах катодной части спектра обнаружены изозимы, которые в условиях загрязнения окружающей среды не меняют активности.

На наш взгляд, изозимы А-зоны являются ответственными за адаптивные, а возможно, защитные реакции растительных тканей в условиях химического стресса.

Таким образом, суммарная относительная активность катодных изопероксидаз А-группы хвои сосны обыкновенной может использоваться в качестве объективного и оперативного показателя сверхмалых химических загрязнений окружающей среды.