51. Воробець Наталія Миколаївна. Ендогенні механізми формування стійкості рослин до дії свинцю за участю аскорбат-глутатіонової системи: дис... д-ра біол. наук: 03.00.04 / Чернівецький національний ун-т ім. Юрія Федьковича. - Чернівці, 2004.
Анотація до роботи:
Воробець Н.М. Ендогенні механізми формування стійкості рослин до дії свинцю за участю аскорбат-глутатіонової системи. – Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора біологічних наук за спеціальністю 03.00.04 – біохімія. – Чернівецький національний університет імені Юрія Федьковича, Чернівці, 2004.
Дисертація присвячена вивченню особливостей функціонування антиоксидантної системи проростків квасолі та соняшника як складової ендогенних механізмів формування стійкості рослин до дії іонів свинцю, а також можливостям екзогенної регуляції цього процесу іонами селеніту та абсцизовою кислотою.
Установлено, що за умов дії на рослини іонів свинцю в них відбувається накопичення свинцю, порушення метаболічних процесів, що супроводжується збільшенням концентрації малонового діальдегіду та пероксиду водню. При цьому змінюється активність ферментів азотного обміну (глутамінсинтетази, глутаматдегідрогенази, аспартатамінотрансферази та аланінамінотрансферази), концентрація фотосинтетичних пігментів, у тому числі пігментів віолаксантинового циклу. Іони селеніту (10-9 - 10-8 М) та абсцизова кислота(10-10 М) позитивно впливають на ріст та розвиток рослин, знижують рівень пероксидного окиснення ліпідів та пероксиду водню. Абсцизова кислота не перешкоджає проникненню іонів свинцю в рослини, однак сприяє пристосуванню до їх дії.
Показано, що водний статус рослин залежить від впливу на них іонів свинцю – на високих концентраціях свинцю відносний вміст води та водний потенціал в період проростання насіння перебувають у межах, які не перешкоджають проростанню, однак у подальшому знижується до рівня, недостатнього для нормального перебігу реакцій.
У період проростання та початкового росту рослин низькі концентрації свинцю (10-8 М) активують антиоксидантну аскорбат-глутатіонову систему, а високі (10-3 М) – пригнічують її. При проростанні насіння на поживних розчинах зі свинцем активно використовується відновлений глутатіон, змінюється співвідношення аскорбінової, дегідроаскорбінової і дикетогулонової кислот.
Імовірність проростання насіння рослин за наявності в середовищі іонів свинцю залежить і від рівня їх вимушеного спокою та наявності пулу аскорбінової кислоти.
У дисертації подано теоретичне узагальнення й нове розв’язання наукової проблеми, що виявляється в з’ясуванні біохімічних механізмів формування стійкості рослин до дії іонів свинцю за участю аскорбат-глутатіонової системи та пошуку ефективних екзогенних чинників для корекції виявлених порушень.
Установлено, що під дією іонів свинцю на рослини в їх органах відбувається порушення фізіологічних і біохімічних процесів, яке проявляється передусім у підвищенні концентрації продуктів ПОЛ та пероксиду водню.
Гістохімічне дослідження розподілу дитізонатів у квасолі і соняшника показало, що іони свинцю проникають й починають нагромаджуватись у клітинах соняшника та квасолі від першої доби вирощування. Клітинна стінка клітин протодерми, ендодерми та лігніфікованих клітин є бар’єром для пересування іонів свинцю за наявності його в поживному середовищі в концентрації 10-8 - 10-5 М, клітини камбію та перициклу залишаються вільними. У поживному середовищі з іонами свинцю у концентрації 10-3 М іони проникають у всі зони та тканини кореня.
Іони селеніту (10-8 М), за наявності їх у поживному розчині, сприяють зменшенню рівня ПОЛ та пероксиду водню, кількості відкладених дитізонатів. Іони селеніту в моносольовому розчині та разом з іонами свинцю позитивно впливають на проростання й початковий ріст соняшника і квасолі, активуючи ферменти антиоксидантного захисту.
Починаючи від першої доби пророщування насіння соняшника на розчинах ацетату свинцю (10-3 М) іони свинцю проникають до зародкової частини, під час росту в коренях проявляються ознаки деструкції внутрішньої частини осьового циліндра – клітини лізовані, проте паренхіма кори та ендодерма без змін. Хід диференціювання клітин та лігніфікації в рослин соняшника, які проростають і ростуть на розчині 10-8 М ацетату свинцю, не порушений. Лігніфікація клітин ендодерми може обмежувати пересування свинцю симпластом. У квасолі на розчині ацетату свинцю (10-8 М) вже через одну добу проростання виявляється лігнін у покривній тканині, окремих клітинах паренхіми та метаксилеми; на розчині ацетату свинцю високої концентрації (10-3 М) лігнін виявлявся у клітинах ендодерми, паренхіми та метаксилеми.
Абсцизова кислота в поживному розчині разом з іонами свинцю не перешкоджає його накопиченню органами квасолі, проте сприяє адаптації рослин до дії іонів свинцю. Це проявляється у збільшенні ростової активності коренів і пагонів, підвищенні активності ферментів асиміляції аміаку.
Сумарна концентрація пігментів віолаксантинового циклу менша в сім’ядольних листках тих рослин, які вирощуються на поживних розчинах зі свинцем. На 10-8 М концентрації іонів свинцю найбільша частка віолаксантину, а на 10-3 М – зеаксантину. Іони селеніту збільшують величину віолаксантинового пула в рослин, вирощених на 10-3 М ацетаті свинцю.
Під дією іонів свинцю (10-3 М) порушується водний статус коренів, гіпокотилів та листків рослин – зменшується відносний вміст води та водний потенціал. Абсцизова кислота, додана до поживного розчину з іонами свинцю, сприяє відновленню водного статусу, однак на 10-3 М ацетаті свинцю він не досягає оптимальних значень для росту та розвитку.
При проростанні рослин на поживних розчинах з ацетатом свинцю інтенсивно використовується відновлений глутатіон, вміст якого в зародкових осях насіння, яке проростає на низькій концентрації іонів свинцю (10-8 М) у поживному розчині, у кілька разів нижчий, ніж за проростання на високій його концентрації (10-3 М). Збільшений пул відноаленого глутатіону в сім’ядолях при додаванні до поживного розчину зі свинцем (10-8 М) селеніту (10-9 М) сприяє нормалізації метаболізму в зародковій осі та проходженню рослинами наступних фаз онтогенезу.
Висока активність глутатіонпероксидази та глутатіон-S-трансферази в зародкових осях, яка спостерігається під дією іонів свинцю, сприяє проростанню та початковому росту рослин. Селеніт натрію (10-9 М) активує глутіонпероксидазу та глутатіон- S-трансферазу рослин унаслідок дії на них іонів свинцю.
Здатність насіння квасолі порівняно з насінням соняшника краще проростати за наявності іонів свинцю пов’язана з належністю квасолі до групи “рекальцитрантів”, насіння яких перебуває в неглибокому спокої і має базовий пул аскорбінової кислоти, а соняшника - до групи рослин з “ортодоксальним” насінням, яке має глибокий спокій і не має базового пулу аскорбату.
Виявлено високу активність аскорбатпероксидази та монодегідроаскорбатредуктази в органах квасолі та соняшника за проростання та початкового росту в умовах свинцевого стресу. З ростом рослин на середовищі з великим вмістом іонів свинцю (10-3 М) активність ферментів у коренях знижується настільки, що не забезпечує подальшого використання аскорбінової кислоти та відновлення її достатнього пулу.
Публікації автора:
Воробець Н.М. Активність ферментів азотного обміну в зародковій осі квасолі при набряканні // Укр. ботан. журн. – 1989. – Т.46, №6 – С. 68-70.
Воробець Н.М. Активність аспартат- та аланін амінотрансфераз у соняшника за дії різних доз свинцю // Физиол. и биохим. культ. раст. - 2002. – Т.34, № 2. – С. 147-151.
Воробець Н.М., Пацула О.І. Функціонування ферментів глутатіонового циклу в насінні квасолі при проростанні за дії іонів свинцю та селену // Физиол. и биохим. культ. раст. - 2002. – Т.34, № 4. – С. 326-332. (Дисертантові належить ідея, покладена в основу статті, опрацювання робочої схеми експерименту, участь у виконанні експериментальних робіт, аналіз результатів, формулювання висновків та написання статті).
Воробець Н.М. Взаємозв’язок між пероксидом водню та пероксидазною активністю коренів рослин // Вісник проблем біол. та мед. – 2003. - № 6. – С. 8-12.
Воробець Н.М., Григорюк І.П. Водний статус насіння соняшника при проростанні за наявності іонів свинцю у поживному розчині // Доповіді НАН України. - 2003 - №8. – С.156-158. (Дисертантові належить виконання експериментальних робіт, участь в аналізі результатів, формулювання висновків та написання статті).
Воробець Н.М. Вплив свинцю на активність деяких амінотрансфераз у проростках рослин // Вісник проблем біол. та мед. – 2003. - № 7/8. – С. 50-53.
Воробець Н.М., Григорюк І.П. Роль абсцизової кислоти у регуляції водного режиму квасолі за дії іонів свинцю // Доповіді НАН України. – 2004. – № 1. – С. 18-21. (Дисертантові належить виконання експериментальних робіт, участь в аналізі результатів, формулювання висновків та написання статті).
Воробець Н.М., Григорюк І.П. Формування і функціонування пігментного апарату проростків квасолі за стресової дії свинцю // Физиол. и биохим. культ. раст. - 2004. – Т.36, № 1. – С. 43-47. (Дисертантові належить виконання експериментальних робіт, участь в аналізі результатів, формулювання висновків та написання статті).
Воробець Н.М., Микієвич І.М., Романюк Н.Д., Терек О.І.Нагромадження свинцю рослинами соняшника та квасолі залежно від його вмісту в поживному розчині // Вісник Ужгородського держ. ун-ту. Серія біол. – 2000. - №8. – С. 65-68. (Дисертантові належить ідея, покладена в основу статті, опрацювання робочої схеми експерименту, підготовка зразків для аналізу, аналіз результатів, формулювання висновків та написання статті).
Воробець Н.М., Микієвич І.М. Сумісна дія свинцю і селену на проростання та ріст соняшника // Вісник Львів. ун-ту. Серія біол. - 2000. - Вип. 26. - С. 159-165. (Дисертантові належить ідея, покладена в основу статті, опрацювання робочої схеми експерименту, участь у виконанні експериментальних робіт, аналіз результатів, формулювання висновків та написання статті).
Воробець Н.М. Вплив абсцизової кислоти на активність ферментів антиоксидантного захисту у насінні квасолі при проростанні за дії різних концентрацій іонів свинцю // Науковий вісник УжНУ. Серія біол. - 2001. - №9. – С. 316-319.
Воробець Н.М., Микієвич І.М. Фізіологічна оцінка стійкості рослин квасолі до дії свинцю // Науковий вісник Львівської держ. академії ветеринарної медицини. – 2001. – Т. 3, №1. – С. 3-6. (Дисертантові належить ідея, покладена в основу статті, опрацювання робочої схеми експерименту, виконання експериментальних робіт, аналіз результатів, формулювання висновків та написання статті).
Воробець Н.М., Микієвич І.М. Вміст аскорбінової, дегідроаскорбінової, дикетогулонової кислот у проростках соняшника за дії іонів свинцю // Вісник Львів. ун-ту. Серія біол. – 2001. – Вип.27. – С. 244-252. (Дисертантові належить ідея, покладена в основу статті, опрацювання робочої схеми експерименту, участь у виконанні експериментальних робіт, аналіз результатів, формулювання висновків та написання статті).
Воробець Н.М. Пероксидазна активність коренів соняшника за дії іонів свинцю та селену // Наукові записки Тернопільського педун-ту. Серія біол. – 2002. – № 3 (18). – С. 148-153.
Воробець Н.М., Мусієнко М.М. Інтоксикація ґрунтів сполуками свинцю та їх фіторемедіація // Науковий вісник Національного аграрного ун-ту. – 2002. – Т.58. - С. 202-216. (Дисертантові належить опрацювання даних літератури і власних результатів, участь в аналізі і написання статті).
Воробець Н.М., Брайон О.В., Мусієнко М.М. Ефекти різних доз свинцю на лігніфікацію клітинних стінок у проростків соняшника // Науковий вісник УжНУ. Серія біол. - 2002. - № 11. – С. 72-74. (Дисертантові належить виконання експериментальних робіт, участь в аналізі результатів, формулюванні висновків та написання статті).
Воробець Н.М. Пігментний апарат проростків соняшника за дії різних доз свинцю // Науковий вісник УжНУ. Серія біол. - 2003. - №12. – С. 69-73.
Воробець Н.М. Функціонування аскорбатпероксидази та вміст аскорбінової і дегідроаскорбінової кислот у проростаючого насіння соняшника та квасолі за дії різних доз свинцю // Науковий вісник УжНУ. Серія біол. - 2003. - Вип.13. – С. 53-56.
Воробець Н.М. Пігменти віолаксантинового циклу проростків соняшника за дії різних доз іонів свинцю та селену // Науковий вісник Київського нац. ун-ту імені Т.Шевченка. - 2003. – Вип. 39. – С.33-35.
Воробець Н.М., Микієвич І.М. Функціонування аскорбатпероксидази та монодегідроаскорбатоксидази у проростків соняшника за дії надлишкових кількостей свинцю // Наукові записки. Тернопільський педун-т. Серія біол. – 2003. – № 1 (20) – С.81-86. (Дисертант є автором ідеї, покладеної в основу статті, їй належить аналіз результатів, формулювання висновків та написання статті).
Воробець Н.М. Утворення малонового діальдегіду та пероксиду водню при вирощуванні соняшника на поживних середовищах з різною концентрацією іонів свинцю // Науковий вісник Чернівецького нац. ун-ту. - 2004. – Вип. 194. – С. 9-15.
Микієвич І.М., Воробець Н.М., Калинович Н.О. Локалізація свинцю у тканинах кореня соняшника і модифікація селеном його токсичної дії // Актуальні проблеми медицини, біології, ветеринарії і сільського господарства. Серія мед. і біол. -2001. – Вип.5. – С. 77-81. (Дисертантові належить ідея, покладена в основу статті, опрацювання робочої схеми експерименту, виконання експериментальних робіт, аналіз результатів та написання статті).
Vorobets N., Mykiyevich I. Single and combined effects of lead and selenium on sunflower seedlings // Scientific works. Horticulture and vegetable growing. - 2000. - V. 19, N3. – P. 390-395. (Дисертантові належить ідея, покладена в основу статті, опрацювання робочої схеми експерименту, участь у виконанні експериментальних робіт, аналіз результатів, формулювання висновків та написання статті).
Пацула О.І., Воробець Н.М. Реакція соняшника на дію свинцю за участю глутатіонпероксидази // Наукові основи збереження біотичної різноманітності. - 2001. - Вип.3. – С. 150-155. (Дисертантові належить ідея, покладена в основу статті, опрацювання робочої схеми експерименту, участь у виконанні експериментальних робіт, аналіз результатів, формулювання висновків та написання статті).
Воробець Н.М. Активність ключових ферментів асиміляції аміаку у рослин квасолі на перших етапах росту за дії свинцю // Онтогенез рослин, біологічна фіксація молекулярного азоту та азотний метаболізм рослин. Матеріали Міжнародної наукової конференції. - Тернопіль, 2001. - С. 150-153.
Пацула О.І., Воробець Н.М. Участь каталази у механізмах захисту рослин до дії свинцю // Ведення лісового і садово-паркового господарства та охорона довкілля. Матеріали 53-ої науково-технічної конференції студентів та аспірантів УкрДЛТУ. - Львів, 2001. - С. 81-85. (Дисертантові належить ідея, покладена в основу статті, опрацювання робочої схеми експерименту, участь у виконанні експериментальних робіт, аналіз результатів, формулювання висновків та написання статті).
Воробець, Н.М., Шидловська І.Я., Підковко Н.О., Микієвич І.М., Терек О.І. Вплив різних концентрацій ацетату свинцю на вміст білків у різних видів рослин на ранніх етапах онтогенезу // Онтогенез рослин в природному та трансформованому середовищі. Львів: Cполом, 1998. - С. 194-195.
Воробець Н.М., Микієвич І.М. Аскорбінова кислота в органах квасолі при дії на рослини свинцю // Матеріали I Всеукраїнської наукової конференції Екологічний стрес і адаптація в біологічних системах. – Тернопіль: Вид-во Терноп. держ. пед. ун-ту, 1998. – С. 43-44.
Воробец Н.Н., Мыкиевич И.М. Поступление свинца в растения подсолнечника и фасоли при экспонировании их на растворах ацетата свинца / Международная конференция «Физиология растений – наука 111 тысячелетия» - Москва, 1999. – С.340-341.
Пацула О.И., Воробец Н.Н., Мыкиевич И.М. Формирование глутатионпероксидазной системы защиты у фасоли в условиях действия свинца // Тезисы V11 Молодежной конференции ботаников в Санкт-Петербурге, 2000. - С.143.
Воробець Н.М., Микієвич І.М., Калинович Н.О. Розподіл свинцю у органах рослин соняшника та квасолі при вирощуванні їх на різних концентраціях ацетату свинцю // Тези міжнародної конференції "Проблеми сучасної екології”. –Запоріжжя, 2000. - С.17.
Воробец Н.Н. Влияние экзогенной абсцизовой кислоты на устойчивость фасоли к действию ацетата свинца // Шестая международная конференция “Регуляторы роста и развития растений в биотехнологиях”. – М.: Изд-во МСХА, 2001. - С.20.
Воробець Н. М. Вплив абсцизової кислоти та іонів селену на активність пероксидних ферментів у рослин квасолі (Phaseolus vulgaris L.) за дії свинцю // Матеріали CI з’їзду Українського ботанічного товариства. – Харків, 2001. - С. 72-73.
Микієвич І.М., Воробець Н.М. Співвідношення аскорбінової кислоти та продуктів її окиснення у рослин соняшника (Helianthus annuus L.) за дії іонів свинцю // Матеріали CI з’їзду Українського ботанічного товариства. – Харків, 2001.- С. 242-243.
Воробець Н.М. Антиоксидантний захист у рослин соняшника за дії на них іонів свинцю // Укр. біохім. журнал. - 2002. - Т.74, №4б. - С. 120-121.
Воробець Н.М. Утворення активних видів кисню у проростків соняшника за експозиції їх на середовищах з іонами свинцю // Тези доповідей III з’їзду Українського біофізичного товариства. – Львів, 2002. – С. 122.
Воробець Н.М., Чонка І.І., Бойко Н.В., Ніколайчук В.І. Активність глутатіон- S-трансферази та вміст важких металів у рослинах квасолі, вирощеної на ґрунтах прируслових ділянок ріки Тиса Виноградівського району Закарпатської області // Матеріали IV Міжнар. наук. конф. „Промислова ботаніка: стан та перспективи розвитку” – Донецьк: ТОВ „Лебідь”, 2003. – С.98-99.
Vorobets N. Lead accumulation in different organs of beans and sunflower in response to lead stress / II International Symposium on Plant Biotechnology. – Kyiv, 1998. - P.145.
Vorobets N., Kravchischin V., Terek O. Responses of higher plants GDH and GS activities to lead // 2nd Conference on progress in plant sciences. – Mosonmagyarvr, Hungary, 1998 – P. 37.
Kravchischin V., Terek O., Vorobets N. Effect of lead on transaminases activities of higher plants with different types of metabolism // 2nd Conference on progress in plant sciences. – Mosonmagyarvr, Hungary, 1998 – P. 48.
Vorobets N., Terek O., Kravchichin V. Responses of higher plants nitrogen metabolism enzymes to lead // Bulgarian J. Plant Physiology. The 11th Congress of the Federation of European Societies of Plant Physiology. – Varna, Bulgaria, 1998. - P. 271.
Vorobets N. Glutathione peroxidase and catalase activity responses to lead in bean and sunflower seedlings // Plant Physiology and biochemistry. 12th Congress of the Federation of European Societies of Plant Physiology. – Budapest, 2000. - V.38. - P.181.
Mykiyevich I.M, Vorobets N. The effect of lead on early stages of bean growth // Plant Physiology and biochemistry. 12th Congress of the Federation of European Societies of Plant Physiology. – Budapest, 2000. - V.38. - P. 181.
Vorobets N.M. ABA as adaptive responses mediator to lead stress during seed germination / International Symposium Intracellular Signalling in Plant and Animal Systems. Programme and Abstracts. – Kyiv, 2001. - P. 110.
Vorobets N. Medium applied ABA regulation lead resistance and antioxidant enzymes activity in Phaseolus vulgaris L. seedlings // 17th International Conference on Plant Growth Substances. – Brno, Czech Republic, 2001. - P. 135.
Vorobets N.M. Involvement of ABA in antioxidant defense of bean under lead influence // Fifth conference on Oxygen, free radicals and oxidative stress in plants. – Nice, France, 2001. - P. 70.
Vorobets N. M. Abscisic acid increases lead tolerance in bean seedlings // 4th Parnas Conference Molecular Mechanisms of Cell Activation: Biological Signals and Their Target Enzymes. – Wrocaw, 2002. - P. 126.
