Ôóíêöèè ñèñòåì áèîëîãè÷åñêîãî îêèñëåíèÿ ÑÅËÜÑÊÎÕÎÇßÉÑÒÂÅÍÍÀß ÁÈÎËÎÃÈß, 2012, ¹ 1

ÑÅËÜÑÊÎÕÎÇßÉÑÒÂÅÍÍÀß ÁÈÎËÎÃÈß, 2012, ¹ 1
Ôóíêöèè ñèñòåì áèîëîãè÷åñêîãî îêèñëåíèÿ
ÓÄÊ 633.11:631.53.011:581.142:577.152.1
ÎÁ Ó×ÀÑÒÈÈ ÎÊÑÈÄÎÐÅÄÓÊÒÀÇ Â ÌÅÕÀÍÈÇÌÀÕ ÏÎÊÎß
È ÏÐÎÐÀÑÒÀÍÈß ÇÅÐÍÎÂÎÊ Ó ÏØÅÍÈÖÛ
Â.Â. ÐÎÃÎÆÈÍ1, Ò.Ò. ÊÓÐÈËÞÊ1, Ò.Â. ÐÎÃÎÆÈÍÀ2
Îöåíèëè àêòèâíîñòü ãëþêîçî-6-ôîñôàòäåãèäðîãåíàçû, ÍÀÄÔ+-çàâèñèìîé èçîöèòðàòäåãèäðîãåíàçû, àëêîãîëüäåãèäðîãåíàçû è ïåðîêñèäàçû â çåðíîâêàõ è ïðîðîñòêàõ ïøåíèöû (Triticum
aestivum L.). Óñòàíîâëåíî, ÷òî äåãèäðîãåíàçû íåîáõîäèìû äëÿ ñîõðàíåíèÿ æèçíåñïîñîáíîñòè
ñåìÿí è ïðè çàïóñêå ïðîöåññîâ, ñâÿçàííûõ ñ èõ ïðîðàñòàíèåì. Ïåðîêñèäàçà, êàòàëèçèðóþùàÿ
ðåàêöèè ñ ó÷àñòèåì êèñëîðîäà è ïåðåêèñè âîäîðîäà, ðåãóëèðóåò ñîäåðæàíèå ýòèõ âåùåñòâ â ïîêîÿùèõñÿ çåðíàõ. Çíà÷èòåëüíîå âîçðàñòàíèå àêòèâíîñòè ïåðîêñèäàçû ïðè ïðîðàñòàíèè çåðíîâîê
ìîæåò ñâèäåòåëüñòâîâàòü îá ó÷àñòèè ôåðìåíòà â àêòèâèçàöèè ïóñêîâûõ ìåõàíèçìîâ äûõàíèÿ.
Êëþ÷åâûå ñëîâà: çåðíà ïøåíèöû, ïîêîé, ïðîðàñòàíèå, ôåðìåíòû, äåãèäðîãåíàçû, ïåðîêñèäàçà.
Keywords: grains of wheat, rest, germination, enzyme, dehydrogenase, peroxidase.
Ñåìåíà êóëüòóðíûõ ðàñòåíèé â îòñóòñòâèå âîäû è ïðè íèçêîé òåìïåðàòóðå íàõîäÿòñÿ â ñîñòîÿíèè âûíóæäåííîãî ïîêîÿ, êîòîðîå õàðàêòåðèçóåòñÿ èõ ïîíèæåííîé ôóíêöèîíàëüíîé àêòèâíîñòüþ ïðè ñîõðàíåíèè âûñîêîé æèçíåñïîñîáíîñòè. Ïîñëå âîññòàíîâëåíèÿ íîðìàëüíûõ óñëîâèé ïðîèñõîäèò âîçîáíîâëåíèå èíòåíñèâíîé äûõàòåëüíîé äåÿòåëüíîñòè è ïîñëåäóþùåå ïðîðàñòàíèå ñåìÿí (1).
Ðåãóëèðîâàíèå ôèçèîëîãî-áèîõèìè÷åñêèõ ïðîöåññîâ, ëåæàùèõ â îñíîâå äåéñòâèÿ ìåõàíèçìîâ ïîêîÿ, îñóùåñòâëÿåòñÿ êîìïëåêñîì áèîëîãè÷åñêè àêòèâíûõ âåùåñòâ, êîòîðûå ó÷àñòâóþò â ðîñòå è ðàçâèòèè ðàñòèòåëüíîãî
îðãàíèçìà, îáåñïå÷èâàÿ ñîõðàíåíèå åãî æèçíåñïîñîáíîñòè. Ïåðåõîä â ñîñòîÿíèå ïîêîÿ ñîïðîâîæäàåòñÿ ïîíèæåíèåì àêòèâíîñòè áèîñèíòåòè÷åñêèõ
ïðîöåññîâ è äûõàíèÿ ìèòîõîíäðèé, ÷òî ñâÿçàíî ñ ðàçîáùåíèåì îêèñëèòåëüíîãî ôîñôîðèëèðîâàíèÿ è ïåðåêëþ÷åíèåì àýðîáíûõ ìåòàáîëè÷åñêèõ ïðîöåññîâ íà àíàýðîáíûå (2). Ïðè ýòîì ñêîðîñòü ïîñëåäíèõ âûøå. Ïîêàçàòåëÿìè èíòåíñèâíîñòè àíàýðîáíûõ ìåòàáîëè÷åñêèõ ïðîöåññîâ ìîæåò ñëóæèòü
àêòèâíîñòü ôåðìåíòîâ ãëþêîçî-6-ôîñôàòäåãèäðîãåíàçû (Ã6ÔÄÃ), èçîöèòðàòäåãèäðîãåíàçû (ÈÖÄÃ) è àëêîãîëüäåãèäðîãåíàçû (ÀÄÃ), àýðîáíûõ — ïåðîêñèäàçû (ÏÎ).
Ãëþêîçî-6-ôîñôàòäåãèäðîãåíàçà — êëþ÷åâîé ôåðìåíò ïåíòîçîôîñôàòíîãî ïóòè ïðåâðàùåíèÿ óãëåâîäîâ. Îíà êàòàëèçèðóåò ðåàêöèè îêèñëåíèÿ ãëþêîçî-6-ôîñôàòà â ïðèñóòñòâèè ÍÀÄÔ+, êîòîðûé íåîáõîäèì äëÿ
ìåòàáîëèçìà ëèïèäîâ (æèðíûõ êèñëîò è ñòåðîèäîâ) (3). Ïðè ýòîì ñòåðîèäíûå ãëèêîçèäû ìîãóò âûïîëíÿòü â îðãàíèçìå ðîëü àíòèîêñèäàíòîâ, ðåãóëèðîâàòü ïðîíèöàåìîñòü ìåìáðàí è àêòèâèðîâàòü ïðîöåññû äåëåíèÿ è
ðîñòà êëåòîê (4, 5). Èçîöèòðàòäåãèäðîãåíàçà êàòàëèçèðóåò ëèìèòèðóþùóþ
ñòàäèþ â öèêëå òðèêàðáîíîâûõ êèñëîò, êîòîðûé ïðîòåêàåò â ìàòðèêñå ìèòîõîíäðèé. Àëêîãîëüäåãèäðîãåíàçà êàòàëèçèðóåò îáðàòèìûå ðåàêöèè îêèñëåíèÿ àëèôàòè÷åñêèõ ñïèðòîâ ñ ó÷àñòèåì ÍÀÄ+ (6). Ñîîòíîøåíèå êîíöåíòðàöèé àëüäåãèäà è ñïèðòà îòðàæàåò èíòåíñèâíîñòü ïðîòåêàíèÿ àíàýðîáíûõ áèîýíåðãåòè÷åñêèõ ðåàêöèé. Ñíèæåíèå ýòîãî ïîêàçàòåëÿ ñîïðîâîæäàåòñÿ àêòèâàöèåé êàòàáîëè÷åñêèõ ïðîöåññîâ, òîãäà êàê ïîâûøåíèå ïðèâîäèò
ê ñîñòîÿíèþ áîëåå ãëóáîêîãî ïîêîÿ. Îäíàêî ðîëü òàêîãî ðåãóëÿòîðíîãî ìåõàíèçìà â ïðîðàñòàíèè ñåìÿí ó êóëüòóðíûõ è äèêîðàñòóùèõ ðàñòåíèé èçó60
÷åíà íåäîñòàòî÷íî.
Ïåðîêñèäàçà ñîâìåñòíî ñ ÑÎÄ è êàòàëàçîé âõîäèò â åäèíóþ ñèñòåìó àíòèîêñèäàíòíîé çàùèòû æèâûõ îðãàíèçìîâ, ïðåäîòâðàùàþùóþ ðàçðóøèòåëüíîå äåéñòâèå àêòèâíûõ ôîðì êèñëîðîäà (7, 8). Ôåðìåíò ñïîñîáåí
êàòàëèçèðîâàòü ðåàêöèè îêèñëåíèÿ ðàçëè÷íûõ áèîëîãè÷åñêè àêòèâíûõ ñîåäèíåíèé (ÍÀÄÍ, èíäîëèë-3-óêñóñíàÿ êèñëîòà, àñêîðáèíîâàÿ êèñëîòà, ôëàâîíîèäû è äð.), ñðåäè êîòîðûõ ñëåäóåò âûäåëèòü àíòèîêñèäàíòû (ÀÎ) — âåùåñòâà, ñïîñîáíûå ïîäàâëÿòü îáðàçîâàíèå ñâîáîäíûõ ðàäèêàëîâ è èíãèáèðîâàòü ïåðåêèñíîå îêèñëåíèå ëèïèäîâ (ÏÎË) (9, 10).
Ïåðèîä ïðîðàñòàíèÿ ñåìÿí äåëèòñÿ íà òðè ýòàïà (11): àêòèâàöèÿ
ìåòàáîëèçìà (ýòàï ôèçè÷åñêîãî íàáóõàíèÿ); ïîäãîòîâêà ê íà÷àëó ðîñòà
ðàñòÿæåíèåì (íàêëåâûâàíèå ñåìÿí çà ñ÷åò ïåðåõîäà ê ðàñòÿæåíèþ êëåòîê
îñåâûõ îðãàíîâ çàðîäûøà); ñîáñòâåííî ðîñò îðãàíîâ ïðîðîñòêà. Èçâåñòíî,
÷òî äëÿ íîðìàëüíîãî ïðîðàñòàíèÿ â âîçäóøíî-ñóõèõ ñåìåíàõ äîëæíû ïðèñóòñòâîâàòü âñå êîìïîíåíòû áåëîêñèíòåçèðóþùåé ñèñòåìû: ðèáîñîìû,
òÐÍÊ, ôàêòîðû èíèöèàöèè è ýëîíãàöèè, àìèíîêèñëîòû è àìèíîàöèëòÐÍÊ-ñèíòåòàçû, âñå ôåðìåíòû ìåòàáîëèçìà, áåëêè òåïëîâîãî øîêà è èõ
ìÐÍÊ. Âî âëàæíûõ ñåìåíàõ íàáëþäàåòñÿ àêòèâíîå ïîòðåáëåíèè êèñëîðîäà, êîòîðûé ìîæåò âûçûâàòü îêèñëèòåëüíîå ïîâðåæäåíèå òêàíåé.  ðàçâèòèè îêèñëèòåëüíîãî ñòðåññà âàæíóþ ðîëü èãðàþò àêòèâíûå ôîðìû êèñëîðîäà (ÀÔÊ): Î2-, Í2Î2, ÍΚ, ÍÎÑl è äð. (12). Íàêîïëåíèå ÀÔÊ â êëåòêàõ
ïðèâîäèò ê íàðóøåíèþ ïðîöåññîâ òðàíñêðèïöèè è ðåïëèêàöèè, èçìåíÿåò
ñîñòàâ ëèïèäîâ ìåìáðàí. Ñóïåðîêñèäíûå ðàäèêàëû ìîäèôèöèðóþò áåëêè,
íàðóøàþò ñòðóêòóðó ÄÍÊ, ðàçðóøàþò ãîðìîíû è äðóãèå ôóíêöèîíàëüíî
àêòèâíûå âåùåñòâà (13).
Öåëüþ íàøåé ðàáîòû áûëî èçó÷åíèå àêòèâíîñòè îñíîâíûõ îêñèäîðåäóêòàç (ãëþêîçî-6-ôîñôàòäåãèäðîãåíàçû, ÍÀÄÔ+-çàâèñèìîé èçîöèòðàòäåãèäðîãåíàçû, àëêîãîëüäåãèäðîãåíàçû è ïåðîêñèäàçû) â ïåðèîä õðàíåíèÿ
è ïðîðàñòàíèÿ çåðíîâêè, à òàêæå îöåíêà èõ ó÷àñòèÿ â ðåãóëÿöèè ñîñòîÿíèÿ
ïîêîÿ è ïðîöåññîâ ïðîðàñòàíèÿ ñåìÿí.
Ìåòîäèêà. Èññëåäîâàíèÿ ïðîâîäèëè íà çåðíîâêàõ ïøåíèöû (Triticum aestivum L.) ñîðòà Ïðèëåíñêàÿ 19, êîòîðûå ïîìåùàëè â äèñòèëëèðîâàííóþ âîäó íà 24 ÷, à çàòåì ïðîðàùèâàëè íà ôèëüòðîâàëüíîé áóìàãå â
÷àøêàõ Ïåòðè ïðè 23 °Ñ íà ñâåòó â òå÷åíèå 7 ñóò, ñìà÷èâàÿ äèñòèëëèðîâàííîé âîäîé (10 ìë íà ÷àøêó Ïåòðè). ×èñëî ñåìÿí â îäíîé ÷àøêå — 100 øò.,
ïîâòîðíîñòü îïûòà 4-êðàòíàÿ. Æèçíåñïîñîáíîñòü çåðíîâîê ïøåíèöû îïðåäåëÿëè òåòðàçîëüíûì ìåòîäîì (14).
Äëÿ àíàëèçà ïðîäóêòîâ ðåàêöèè òèîáàðáèòóðîâîé êèñëîòû (ÒÁÊ)
è êîëè÷åñòâà àíòèîêñèäàíòîâ ñåìåíà èëè ïðîðîñòêè ñåìÿí (1 ã ñûðîé ìàññû) ãîìîãåíèçèðîâàëè â ôàðôîðîâîé ñòóïêå ñ 3 ìë 50 % ðàñòâîðà ýòàíîëà.
Ãîìîãåíàò öåíòðèôóãèðîâàëè 10 ìèí ïðè 7000 g. Ñîäåðæàíèå ìàëîíîâîãî
äèàëüäåãèäà (ÌÄÀ) èññëåäîâàëè ïî ðåàêöèè ñ òèîáàðáèòóðîâîé êèñëîòîé
(ïðè λ = 532 íì, ε = 155 ìÌ-1šñì-1) (10) ñ íàøèìè ìîäèôèêàöèÿìè. Ê
0,5 ìë ñóïåðíàòàíòà ïîñëåäîâàòåëüíî äîáàâëÿëè 0,5 ìë 1 % ðàñòâîðà Òðèòîíà Õ-100, 0,2 ìë 0,6 Ì ÍÑl è 0,8 ìë 0,06 Ì ÒÁÊ. Ñìåñü íàãðåâàëè íà
êèïÿùåé âîäÿíîé áàíå â òå÷åíèå 10 ìèí è îõëàæäàëè ïðè 15 °Ñ â òå÷åíèå
30 ìèí. Äëÿ ñòàáèëèçàöèè îêðàñêè âíîñèëè 0,2 ìë 5 ìÌ òðèëîíà Á è 510 ìë 96 % ýòàíîëà. Êîíòðîëåì ñëóæèë îáðàçåö, â êîòîðûé äîáàâëÿëè òå
æå ðàñòâîðû, êðîìå ÒÁÊ. Àíòèîêñèäàíòû àíàëèçèðîâàëè ñîãëàñíî îïèñàííîé ìåòîäèêå (15). Ê 0,2 ìë ñóïåðíàòàíòà ïîñëåäîâàòåëüíî äîáàâëÿëè
0,2 ìë 0,5 % î-ôåíàíòðîëèíà, ðàçâåäåííîãî â 96 % ýòàíîëå, è 0,2 ìë 0,2 %
FeCl3 â 96 % ýòàíîëå. Çàòåì îáúåì ðàñòâîðà äîâîäèëè äî 3 ìë 96 % ýòàíî61
ëîì è âûäåðæèâàëè 10 ìèí â òåìíîòå. Êîëè÷åñòâî àíòèîêñèäàíòîâ îïðåäåëÿëè ïî êàëèáðîâî÷íîìó ãðàôèêó, ïîñòðîåííîìó äëÿ êâåðöåòèíà.
Ïðè îïðåäåëåíèè àêòèâíîñòè ïåðîêñèäàçû è äðóãèõ ôåðìåíòîâ íàâåñêè ñåìÿí èëè ïðîðîñòêîâ (1 ã) ãîìîãåíèçèðîâàëè â ôàðôîðîâîé ñòóïêå, äîáàâèâ 3 ìë 0,1 Ì íàòðèé-ôîñôàòíîãî áóôåðà (ðÍ 7,0). Ãîìîãåíàò öåíòðèôóãèðîâàëè â òå÷åíèå 10 ìèí ïðè 7000 g. Àêòèâíîñòü ïåðîêñèäàçû îöåíèâàëè ïî
íà÷àëüíîé ñêîðîñòè îêèñëåíèÿ î-äèàíèçèäèíà ïåðåêèñüþ âîäîðîäà ïðè
22 °Ñ. Äëÿ ýòîãî ê 2,1 ìë 0,1 Ì íàòðèé-ôîñôàòíîãî áóôåðà (ðÍ 7,0) äîáàâëÿëè 0,2 ìë ñóïåðíàòàíòà è 0,1 ìë 0,43 ìÌ ðàñòâîðà î-äèàíèçèäèíà â 96 %
ýòàíîëå. Ðåàêöèþ èíèöèèðîâàëè ââåäåíèåì 0,1 ìë 16 ìÌ ïåðåêèñè âîäîðîäà.
Óâåëè÷åíèå ïîãëîùåíèÿ ðàñòâîðà (λ = 460 íì, ε = 30 ìÌ-1šñì-1) ïðè îêèñëåíèè î-äèàíèçèäèíà ðåãèñòðèðîâàëè ïîñëå áûñòðîãî ïåðåìåøèâàíèÿ (16). Çà
åäèíèöó àêòèâíîñòè ôåðìåíòà ïðèíèìàëè êîëè÷åñòâî î-äèàíèçèäèíà (ìêìîëü),
îêèñëåííîãî çà 1 ìèí, â ðàñ÷åòå íà 1 ã ñóõîé ìàññû îáðàçöà. Àêòèâíîñòü àëêîãîëüäåãèäðîãåíàçû, ÍÀÄÔ+-èçîöèòðàòäåãèäðîãåíàçû è ãëþêîçî-6-ôîñôàòäåãèäðîãåíàçû îïðåäåëÿëè ïî ðàíåå ðàçðàáîòàííûì ìåòîäèêàì (17-19).
Àêòèâíîñòü ÀÄà îöåíèâàëè ïî ñêîðîñòè îêèñëåíèÿ ýòàíîëà è îáðàçîâàíèÿ ÍÀÄÍ (λ = 340 íì, ε = 6,22 ìÌ-1šñì-1). Ê 2,2 ìë 0,1 Ì ãëèöèíNaOH áóôåðà (ðÍ = 10) äîáàâëÿëè 0,1 ìë 36 ìÌ ðàñòâîðà ÍÀÄ+ è 0,1 ìë
0,41 Ì ðàñòâîðà ýòàíîëà. Ðåàêöèþ èíèöèèðîâàëè ââåäåíèåì 0,1 ìë ñóïåðíàòàíòà. Çà ìåðó àêòèâíîñòè ôåðìåíòà ïðèíèìàëè êîëè÷åñòâî ÍÀÄ+
(ìêìîëü), âîññòàíîâëåííîãî çà 1 ìèí â ïðîöåññå îêèñëåíèÿ ýòàíîëà. Àêòèâíîñòü ãëþêîçî-6-ôîñôàòäåãèäðîãåíàçû îïðåäåëÿëè ïîñðåäñòâîì ïîñëåäîâàòåëüíîãî âíåñåíèÿ â êþâåòó 2,2 ìë 0,01 Ì Òðèñ-HCl áóôåðà (ðÍ 7,4),
0,1 ìë 0,1 Ì ðàñòâîðà MgCl2, 0,1 ìë 0,025 Ì ðàñòâîðà ÍÀÄÔ+ è 0,1 ìë
0,05 Ì ðàñòâîðà ãëþêîçî-6-ôîñôàòà. Ðåàêöèþ èíèöèèðîâàëè ââåäåíèåì
0,1 ìë ñóïåðíàòàíòà. Çà ìåðó àêòèâíîñòè ôåðìåíòà ïðèíèìàëè êîëè÷åñòâî
ÍÀÄÔÍ (ìêìîëü), âîññòàíîâëåííîãî çà 1 ìèí â ïðîöåññå îêèñëåíèÿ ãëþêîçî-6-ôîñôàòà. Äëÿ îïðåäåëåíèÿ àêòèâíîñòè ÍÀÄÔ-çàâèñèìîé èçîöèòðàòäåãèäðîãåíàçû â êþâåòó ïîñëåäîâàòåëüíî âíîñèëè 2,6 ìë 0,1 Ì Òðèñ-HCl áóôåðà (ðÍ 7,5), 0,1 ìë 4 ìÌ ðàñòâîðà ÍÀÄÔ+, 0,1 ìë 0,1 Ì ðàñòâîðà MnCl2,
0,1 ìë 0,1 Ì èçîöèòðàòà Na. Ðåàêöèþ èíèöèèðîâàëè ââåäåíèåì 0,2 ìë ñóïåðíàòàíòà. Àêòèâíîñòü ôåðìåíòà îïðåäåëÿëè ïî ñêîðîñòè îêèñëåíèÿ èçîöèòðàòà è îáðàçîâàíèÿ ÍÀÄÔÍ ïðè λ = 340 íì (ε = 6,22 ìÌ-1šñì-1).
 ïîêîÿùèõñÿ çåðíîâêàõ ïøåíèöû óðîæàÿ ðàçíûõ ëåò (2002-2007 ãîäû) èçó÷àëè àêòèâíîñòü ïåðîêñèäàçû è ÀÄÃ, à òàêæå äðóãèõ ðåçåðâíûõ êàòàáîëè÷åñêèõ è àíàáîëè÷åñêèõ äåãèäðîãåíàç — ãëþêîçî-6-ôîñôàòäåãèäðîãåíàçû è ÍÀÄÔ-çàâèñèìîé èçîöèòðàòäåãèäðîãåíàçû.
Ñïåêòðîôîòîìåòðè÷åñêèå èññëåäîâàíèÿ îñóùåñòâëÿëè íà äâóõëó÷åâîì ñïåêòðîôîòîìåòðå DÌS 100 S («Varian», ÑØÀ).  ðàáîòå èñïîëüçîâàëè ÍÀÄ+, ÍÀÄÔ+, Ã6ÔÄà («Reanal», Âåíãðèÿ), ýòàíîë, î÷èùåííûé ïåðåãîíêîé, î-äèàíèçèäèí ìàðêè «÷.», î÷èùåííûé âîçãîíêîé â âàêóóìå, ïåðåêèñü âîäîðîäà (30 % âîäíûé ðàñòâîð) è àíòèîêñèäàíòû ìàðêè «î.÷.».
Ñòàòèñòè÷åñêóþ îáðàáîòêó äàííûõ ïðîâîäèëè ïî Ò.Ô. Ëàêèíó (20).
Ïðèâåäåíû ñðåäíèå çíà÷åíèÿ è èõ îòêëîíåíèÿ.
Ðåçóëüòàòû. Êîëè÷åñòâî ÌÄÀ â ýíäîñïåðìå è êîðíÿõ ó ïðîðîñòêîâ
ïøåíèöû íà 4-7-å ñóò ïðîðàùèâàíèÿ ðàçëè÷àëîñü íåçíà÷èòåëüíî — ñîîòâåòñòâåííî 26,3-45,7 è 46,6-53,5 íìîëü/ã ñóõîé ìàññû, òîãäà êàê â çåëåíûõ
ñåìÿäîëÿõ ñîäåðæàíèå ÌÄÀ áûëî â 4-15 ðàç âûøå è èçìåíÿëîñü îò 219 äî
623 íìîëü/ã ñóõîé ìàññû. Êîëè÷åñòâî àíòèîêñèäàíòîâ â ýíäîñïåðìå ñîñòàâëÿëî 0,379-0,579, â êîðíÿõ — 0,650-1,980, â çåëåíûõ ñåìÿäîëÿõ —
2,060-4,790 ìã/ã ñóõîé ìàññû. Òî åñòü â ïðîðîñòêàõ èçìåíåíèå ñîäåðæàíèÿ
ìàëîíîâîãî äèàëüäåãèäà âñåãäà íàõîäèëîñü â îáðàòíîé çàâèñèìîñòè îò êî62
ëè÷åñòâà àíòèîêñèäàíòîâ. Ïðè ýòîì ñêîðîñòü ÏÎË â ðàçëè÷íûõ ÷àñòÿõ
ðàñòåíèÿ áûëà íåîäèíàêîâà: íàèáîëüøóþ â ñî÷åòàíèè ñ ñàìûì âûñîêèì
ñîäåðæàíèåì àíòèîêñèäàíòîâ îòìå÷àëè â çåëåíûõ ïðîðîñòêàõ, ìåíüøèå
ïîêàçàòåëè — â êîðíÿõ è ýíäîñïåðìå (òàáë. 1)
1. Äèíàìèêà ñîäåðæàíèÿ àíòèîêñèäàíòîâ è ìàëîíîâîãî äèàëüäåãèäà â çåðíå è
ïðîðîñòêàõ ïøåíèöû ñîðòà Ïðèëåíñêàÿ 19
Âðåìÿ ïðîðàùèâàíèÿ, ñóò
Çåðíî
ÀÎ
Êîðíè
ÌÄÀ
ÀÎ
ÌÄÀ
Íàäçåìíàÿ ÷àñòü
ÀÎ
ÌÄÀ
0,579±0,180
26,3±1,4
1,690±0,150
53,4±4,2
3,010±0,240
219,0±12,0
(100)
(100)
(100)
(100)
(100)
(100)
0,379±0,090
39,4±3,1
0,650±0,080
46,6±3,6
2,060±0,180
623,0±18,0
6-å
(65,5)
(149)
(38,5)
(87,4)
(68,4)
(284)
0,555±0,120
45,7±3,3
1,980±0,180
53,5±3,8
4,790±0,350
494,0±15,0
7-å
(95,8)
(95,8)
(117,0)
(100,2)
(159,0)
(225,0)
Ï ð è ì å ÷ à í è å. ÀÎ — àíòèîêñèäàíòû, ìã/ã ñóõîé ìàññû; ÌÄÀ — ìàëîíîâûé äèàëüäåãèä, íìîëü/ã
ñóõîé ìàññû.  ñêîáêàõ óêàçàíû çíà÷åíèÿ â ïðîöåíòàõ ê èñõîäíîìó (íà 4-å ñóò).
4-å
 íåéòðàëèçàöèè äåéñòâèÿ ïðîäóêòîâ ÏÎË ó÷àñòâóþò ÀÄà è ïåðîêñèäàçà. ÀÄÃ
êàòàëèçèðóåò ðåàêöèè âîññòàíîâëåíèÿ àëüäåãèäîâ, ïåðîêÂðåìÿ ïðîðàùèÀÄÃ
ÏÎ
ñèäàçà ðåãóëèðóåò ñîäåðæàíèå
âàíèÿ, ñóò
Ê î í ò ð î ë ü (ñ ó õ è å)
ïåðåêèñè âîäîðîäà è ÀÎ. Ïî3,8±0,3
3,0±0,3
ñëåäíèå ñëóæàò ñóáñòðàòàìè
Ïðîðîñøèå
ôåðìåíòà è ñïîñîáíû ó÷àñòâî1-å
2,1±0,3
7,2±0,7
3-è
0,7±0,1
8,5±0,8
âàòü êàê â îêñèäàçíûõ, òàê è â
Íåïðîðîñøèå æèçíåñïîñîáíûå
ïåðîêñèäàçíûõ ðåàêöèÿõ. Íà1-å
4,3±0,4
2,4±0,2
3-è
4,6±0,4
3,5±0,2
áóõàíèå è äàëüíåéøåå ïðîÏ ð è ì å ÷ à í è å. ÀÄà — àëêîãîëüäåãèäðîãåíàçà,
ðàñòàíèå çåðíîâîê ñîïðîâîæìêìîëü/(ìèíšã ñóõîé ìàññû); ÏÎ — ïåðîêñèäàçà.
äàëîñü ïîíèæåíèåì àêòèâíîñòè ÀÄÃ ïî ñðàâíåíèþ ñ òàêîâîé ó çåðíîâîê, íàõîäÿùèõñÿ â ñîñòîÿíèè
âûíóæäåííîãî ïîêîÿ (íà 3-è ñóò áîëåå ÷åì â 5,4 ðàçà) (òàáë. 2). Ó íåïðîðîñøèõ, íî æèçíåñïîñîáíûõ çåðíîâîê â ýòîò ïåðèîä àêòèâíîñòü ôåðìåíòà
ïîâûøàëàñü íà 13-21 %. Àêòèâíîñòü ïåðîêñèäàçû ó ïðîðàñòàþùèõ çåðíîâîê âîçðàñòàëà â 2,4-2,8 ðàçà, ó íåïðîðîñøèõ ïðàêòè÷åñêè íå èçìåíÿëàñü.
Ñëåäîâàòåëüíî, ÀÄÃ íåîáõîäèìà ïðåèìóùåñòâåííî äëÿ
çåðíîâîê, íàõîäÿùèõñÿ â ñîñòîÿíèè ïîêîÿ, òîãäà êàê ïåðîêñèäàçà íå òîëüêî ó÷àñòâóåò
â ïîääåðæàíèè æèçíåñïîñîáíîñòè ïîêîÿùèõñÿ çåðíîâîê, íî è
ñïîñîáíà èíèöèèðîâàòü îêèñëèòåëüíî-âîññòàíîâèòåëüíûå ðåàêöèè íà íà÷àëüíûõ ýòàïàõ ïðîðàñòàíèÿ ñåìÿí.
Êàê âèäíî èç ðèñóíêà,
â ïîêîÿùèõñÿ ñåìåíàõ ïøåíèöû
àêòèâíîñòü ÀÄÃ è ïåðîêñèäàçû
Àêòèâíîñòü ïåðîêñèäàçû â êîðíÿõ (1), çåðíîâêàõ (2) è ñîèçìåðèìà. Ïðîðàñòàíèå çåðïîáåãàõ (3), à òàêæå àêòèâíîñòü àëêîãîëüäåãèäðîãåíà- íîâîê ñîïðîâîæäàëîñü âîçðàñçû â çåðíîâêàõ (4) ïøåíèöû ñîðòà Ïðèëåíñêàÿ 19 â òàíèåì àêòèâíîñòè ïåðîêñèäàçàâèñèìîñòè îò âðåìåíè ïðîðàñòàíèÿ.
çû â íàäçåìíîé ÷àñòè ïðîðîñòêîâ â 1,8-2,0, â çåðíå — â 4-5, â êîðíÿõ — â 12-14 ðàç. Ïðè ýòîì ê 6-ì ñóò
àêòèâíîñòü ÀÄà ñíèæàëàñü ïðàêòè÷åñêè äî íóëÿ. Èíäèâèäóàëüíûé õàðàê2. Àêòèâíîñòü àëêîãîëüäåãèäðîãåíàçû è ïåðîêñèäàçû â æèçíåñïîñîáíûõ ïðîðàñòàþùèõ è ïîêîÿùèõñÿ çåðíîâêàõ ïøåíèöû
ñîðòà Ïðèëåíñêàÿ 19
63
òåð âîçðàñòàíèÿ àêòèâíîñòè ïåðîêñèäàçû â ðàçëè÷íûõ ÷àñòÿõ ïðîðîñòêîâ
ïøåíèöû, ïî-âèäèìîìó, áûë îáóñëîâëåí ðàçíûì ñîîòíîøåíèåì íèçêîìîëåêóëÿðíûõ ÀÎ (ñì. òàáë. 1). Îòìå÷àëàñü êîððåëÿöèÿ ìåæäó àêòèâíîñòüþ
ïåðîêñèäàçû è ñîäåðæàíèåì ÀÎ â íàäçåìíîé ÷àñòè è êîðíÿõ ïðîðîñòêîâ.
 îïûòàõ íà çåðíîâêàõ ïøåíèöû, õðàíèâøèõñÿ â òå÷åíèå íåñêîëüêèõ ëåò, áûëî óñòàíîâëåíî, ÷òî ïðè ñíèæåíèè æèçíåñïîñîáíîñòè ñåìÿí
óìåíüøàåòñÿ àêòèâíîñòü äåãèäðîãåíàç, à ñ ïîíèæåíèåì âñõîæåñòè óìåíüøàåòñÿ àêòèâíîñòü ïåðîêñèäàçû (òàáë. 3).
3. Àêòèâíîñòü îêñèäîðåäóêòàç â çåðíîâêàõ ïøåíèöû ñîðòà Ïðèëåíñêàÿ 19 â
çàâèñèìîñòè îò ïðîäîëæèòåëüíîñòè ïåðèîäà õðàíåíèÿ
Ïåðèîä,
ãîäû
Æèçíåñïîñîáíîñòü, %
Âñõîæåñòü,
%
Àêòèâíîñòü, ìêìîëü/(ìèíšã ñóõîé ìàññû)
ÀÄÃ
ÏÎ
Ã6ÔÄÃ
ÈÖÄÃ
2,89
3,15
1,75
2,83
(100)
(100)
(100)
(100)
1,56
1,59
1,22
2,11
2002-2005
88±2
79±5
(53,9)
(50,5)
(68,6)
(74,6)
1,26
0,75
0,78
1,39
2002-2007
56±2
24±2
(43,6)
(23,8)
(44,6)
(49,0)
Ï ð è ì å ÷ à í è å. ÀÄà — àëêîãîëüäåãèäðîãåíàçà, ÏÎ — ïåðîêñèäàçà, Ã6ÔÄà — ãëþêîçî-6-ôîñôàòäåãèäðîãåíàçà, ÈÖÄà — èçîöèòðàòäåãèäðîãåíàçà.  ñêîáêàõ óêàçàíû ïðîöåíòû îò çíà÷åíèÿ ïðè õðàíåíèè â
òå÷åíèå 1 ãîäà.
2002-2003
99±1
96±2
Ðàíåå ìû ïîêàçàëè, ÷òî ïåðîêñèäàçà ó÷àñòâóåò â ïîääåðæàíèè æèçíåñïîñîáíîñòè çåðíîâîê çëàêîâûõ êóëüòóð, íàõîäÿùèõñÿ â ñîñòîÿíèè âûíóæäåííîãî ïîêîÿ è èñïûòûâàþùèõ â ýòîò ïåðèîä íåäîñòàòîê ýêçîãåííîé
âîäû, òàê êàê ôåðìåíò ñïîñîáåí êàòàëèçèðîâàòü ðåàêöèè ïîñëåäîâàòåëüíîãî âîññòàíîâëåíèÿ êèñëîðîäà äî âîäû, çà ñ÷åò ÷åãî âîñïîëíÿåòñÿ ïîòðåáíîñòü çàðîäûøà â âîäå (21-24).
Òàêèì îáðàçîì, äåãèäðîãåíàçû, â òîì ÷èñëå àëêîãîëüäåãèäðîãåíàçà,
íåîáõîäèìû ïðåæäå âñåãî äëÿ ñîõðàíåíèÿ æèçíåñïîñîáíîñòè ñåìÿí è ïðè
çàïóñêå ïðîöåññîâ, ñâÿçàííûõ ñ èõ ïðîðàñòàíèåì, òîãäà êàê ïåðîêñèäàçà,
êàòàëèçèðóþùàÿ ðåàêöèè ñ ó÷àñòèåì êèñëîðîäà è ïåðåêèñè âîäîðîäà, ðåãóëèðóåò ñîäåðæàíèå ýòèõ âåùåñòâ â ïîêîÿùèõñÿ çåðíàõ. Ïðè ïðîðàñòàíèè
ñåìÿí ïîâûøàåòñÿ èíòåíñèâíîñòü àýðîáíûõ áèîýíåðãåòè÷åñêèõ ïðîöåññîâ,
ïðîèñõîäèò àêòèâàöèÿ îêñèäàç. Ðåçêîå âîçðàñòàíèå àêòèâíîñòè ïåðîêñèäàçû
ìîæåò ñâèäåòåëüñòâîâàòü î òîì, ÷òî ôåðìåíò ó÷àñòâóåò â àêòèâèçàöèè ïóñêîâûõ ìåõàíèçìîâ ïðîðàñòàíèÿ ñåìÿí, èíèöèèðóÿ ðåàêöèè ñâîáîäíîðàäèêàëüíîãî îêèñëåíèÿ, êîòîðûå ÷åðåç àêòèâèçàöèþ ïåðåêèñíîãî îêèñëåíèÿ
ëèïèäîâ ñïîñîáñòâóþò âîçðàñòàíèþ äûõàòåëüíîé àêòèâíîñòè ìèòîõîíäðèé.
ËÈÒÅÐÀÒÓÐÀ
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
64
Í è ê î ë à å â à Ì.Ã., Ð à ç ó ì î â à Ì.Â., à ë à ä ê î â à Â.Í. Ñïðàâî÷íèê ïî ïðîðàùèâàíèþ ïîêîÿùèõñÿ ñåìÿí. Ë., 1985.
Ê å ð ø å í ã î ë ü ö Á.Ì. Ýòàíîë è àöåòàëüäåãèä â îðãàíèçìàõ ðàñòåíèé è æèâîòíûõ.
Àâòîðåô. äîêò. äèñ. Ì., 1991.
Á å ð å ç î â Ò.Ò., Ê î ð î â ê è í Á.Ô. Áèîëîãè÷åñêàÿ õèìèÿ. Ì., 2007.
Á î ã à ò ñ ê è é À.Â., Í à ç à ð î â à Í.Þ., Ê è í ò ÿ Ï.Ê. Ìîäèôèêàöèÿ áèñëîéíûõ
ëèïèäíûõ ìåìáðàí ñðåäè ñòåðîèäíûõ ãëèêîçèäîâ. Äîêë. ÀÍ ÑÑÑÐ, 1960, 252(1): 235-237.
Ê è í ò ÿ Ï.Ê. Ïðèðîäíûå áèîðåãóëÿòîðû ñòåðîèäíîé ïðèðîäû. Æóðí. Âñåñ. õèì. îáùåñòâà èì. Ä.È. Ìåíäåëååâà, 1988, 33(5): 584-586.
Ð î ã î æ è í Â.Â., à î â î ð î â à Ò.Ï., Ê å ð ø å í ã î ë ü ö Á.Ì. Ñåëåêòèâíûé ìåòîä òèòðîâàíèÿ àêòèâíûõ öåíòðîâ àëêîãîëüäåãèäðîãåíàçû õëîð- è ãèäðîêñèìåðêóðèáåíçîàòîì. Áèîîðãàíè÷åñêàÿ õèìèÿ, 1988, 14(12): 1626-1631.
F r i d o v i c h I. Biological effects of the superoxide radical. Arch. Biochem. Biophys., 1986,
247(1): 1-11.
H a l l i w e l l B. The toxic effects of oxygen on plant tissues. In: Superoxide dismutase /L.W. Oberley (ed.). CRC Press, Boca Raton., 1982, v. 1: 89-123.
Ë å á å ä å â à Î.Â., Ó ã à ð î â à Í.Í. Ìåõàíèçì ïåðîêñèäàçíîãî îêèñëåíèÿ. Ñóáñòðàòñóáñòðàòíàÿ àêòèâàöèÿ â ðåàêöèÿõ, êàòàëèçèðóåìûõ ïåðîêñèäàçîé õðåíà. Èçâ. ÐÀÍ, Ñå-
ðèÿ õèìè÷åñêàÿ, 1996, 1: 25-32.
10.  ë à ä è ì è ð î â Þ.À., À ð ÷ à ê î â À.È. Ïåðåêèñíîå îêèñëåíèå ëèïèäîâ â áèîëîãè÷åñêèõ ìåìáðàíàõ. Ì., 1972.
11. Î á ð ó ÷ å â à Í.Â., À í ò è ï î â à Î.Â. Ôèçèîëîãèÿ èíèöèàöèè ïðîðàñòàíèÿ ñåìÿí.
Ôèçèîëîãèÿ ðàñòåíèé, 1997, 44(2): 287-302.
12. Ç å í ê î â Í.Ê., Ì å í ü ù è ê î â à Å.Á. Àêòèâèðîâàííûå êèñëîðîäíûå ìåòàáîëèòû â
áèîëîãè÷åñêèõ ñèñòåìàõ. Óñïåõè ñîâðåìåííîé áèîëîãèè, 1993, 113(3): 286-296.
13. Ê î ã à í À.Õ., Ê ó ä ð è í À.Í., Ê à ê ò ó ð ñ ê è é Ë.Â., Ë î ñ å â Í.È. Ñâîáîäíîðàäèêàëüíûå ïåðåêèñíûå ìåõàíèçìû ïàòîãåíåçà èøåìèè è èíôàðêòà ìèîêàðäà. Ïàòîôèçèîëîãèÿ è ýêñïåðèìåíòàëüíàÿ òåðàïèÿ, 1992, 2: 5-15.
14. Æèçíåñïîñîáíîñòü ñåìÿí /Ïîä ðåä. Ì.Ê. Ôèðñîâîé. Ì., 1975.
15. Ìåòîäû áèîõèìè÷åñêîãî èññëåäîâàíèÿ ðàñòåíèé /Ïîä ðåä. À.È. Åðìàêîâà. Ë., 1987.
16. Ë å á å ä å â à Î.Â., Ó ã à ð î â à Í.Í., Á å ð å ç è í È.Â. Êèíåòè÷åñêîå èçó÷åíèå
ðåàêöèè îêèñëåíèÿ î-äèàíèçèäèíà ïåðåêèñüþ âîäîðîäà â ïðèñóòñòâèè ïåðîêñèäàçû èç
õðåíà. Áèîõèìèÿ, 1977, 42(8): 1372-1379.
17. Ê å ð ø å í ã î ë ü ö Á.Ì., Ð î ã î æ è í Â.Â. Âëèÿíèå ìåæñóáúåäèíè÷íîãî âçàèìîäåéñòâèÿ â àëêîãîëüäåãèäðîãåíàçå èç ïå÷åíè ëîøàäè íà êèíåòèêó îêèñëåíèÿ ýòàíîëà. Áèîõèìèÿ, 1979, 44(4): 661-671.
18. Ð î ã î æ è í Â.Â. Âîçìîæíûå ìåõàíèçìû ðåãóëèðîâàíèÿ àêòèâíîñòè ãëþêîçî-6-ôîñôàòäåãèäðîãåíàçû èçáûòêîì ñóáñòðàòà è êîôåðìåíòà. Áèîîðãàíè÷åñêàÿ õèìèÿ, 1996,
23(8): 575-579.
19. Ìåòîäû áèîõèìè÷åñêèõ èññëåäîâàíèé /Ïîä ðåä. Ì.Í. Ïðîõîðîâîé. Ë., 1982.
20. Ë à ê è í Ò.Ô. Áèîìåòðèÿ. Ì., 1990.
21. Ð î ã î æ è í Â.Â. Ïåðîêñèäàçà êàê êîìïîíåíò àíòèîêñèäàíòíîé ñèñòåìû æèâûõ îðãàíèçìîâ. ÑÏá, 2004.
22. Ð î ã î æ è í Â.Â., Ï å ð å ò î ë ÷ è í Ä.Â. Êèíåòèêà îêñèäàçíîãî îêèñëåíèÿ àñêîðáèíîâîé êèñëîòû â ïðèñóòñòâèè ïåðîêñèäàçû õðåíà. Âåñò. ÞÓðÃÓ, Ñåð. õèìèÿ, 2010,
11(187): 61-65.
23. Ð î ã î æ è í à Ò.Â., Ð î ã î æ è í Â.Â. Ðîëü êîìïîíåíòîâ àíòèîêñèäàíòíîé ñèñòåìû â
ìåõàíèçìàõ ïðîðàñòàíèÿ çåðåí ïøåíèöû. Âåñò. ÀÃÀÓ, 2010, 11(73): 31-38.
24. Ð î ã î æ è í Â.Â., Ê ó ð è ë þ ê Ò.Ò. Ðîëü ïåðîêñèäàçû â ìåõàíèçìàõ ïîêîÿ è ïðîðàñòàíèÿ çåðåí çëàêîâûõ êóëüòóð. Èçâ. ÒÑÕÀ, 2010, 4: 22-31.
1ÔÃÁÎÓ
ÂÏÎ ßêóòñêàÿ ãîñóäàðñòâåííàÿ
ñåëüñêîõîçÿéñòâåííàÿ àêàäåìèÿ,
Ïîñòóïèëà â ðåäàêöèþ
27 íîÿáðÿ 2009 ãîäà
677002 ã. ßêóòñê, óë. Êðàñèëüíèêîâà, 15,
e-mail: [email protected];
2Ôèëèàë Áàéêàëüñêîãî ãîñóäàðñòâåííîãî
óíèâåðñèòåòà ýêîíîìèêè è ïðàâà,
677000 ã. ßêóòñê, Âèëþéñêèé òðàêò, 4 êì, 3
ABOUT PARTICIPATION OF OXIDOREDUCTASES IN MECHANISMS
OF DORMANCY AND GERMINATION IN WHEAT CORN
V.V. Rogozhin1, T.T. Kurilyuk1, T.V. Rogozhina2
Summary
The authors estimated the activity of glucose-6-phosphate dehydrogenase, isocitrate dehydrogenase (NAD+), alcohol dehydrogenase and peroxidase in wheat corn and seedlings (Triticum
aestivum L.). It was established, that these dehydrogenases are required for the retention of seed viability and for the initiation of processes, related with seed germination. The peroxidase, catalyzing the
reactions with participation of oxygen and hydrogen peroxide, regulates the content of these substances
in dormant corn. Considerable increase of peroxidase activity during germination of corn seeds can
suggest about participation of this enzyme in activation of starting mechanism of respiration.
Íîâûå êíèãè
 è ê ò î ð î â à Ò.Â., À ñ à í î â À.Þ. Áèîëîãèÿ. Ì.: èçä-âî «Àêàäåìèÿ», 2011, 320 ñ.
Õ â à í Ò.À. Áåçîïàñíîñòü æèçíåäåÿòåëüíîñòè: ó÷. ïîñ. Ì.: èçä-âî «Ôåíèêñ, 2010, 414 ñ.
 ó÷åáíîì ïîñîáèè ðàññìîòðåíû çàêîíîìåðíîñòè ñòðóêòóðíî-ôóíêöèîíàëüíîé îðãàíèçàöèè áèîëîãè÷åñêèõ ñèñòåì íà ìîëåêóëÿðíîì, êëåòî÷íîì, îðãàíèçìåííîì è áèîñôåðíîì
óðîâíÿõ. Èñïîëüçîâàíà èíôîðìàöèÿ î ñîâðåìåííûõ äîñòèæåíèÿõ â ðàçëè÷íûõ îáëàñòÿõ áèîëîãè÷åñêèõ íàóê.
Èçëîæåíû âîïðîñû èäåíòèôèêàöèè
îïàñíûõ è âðåäíûõ ôàêòîðîâ â ñèñòåìå «÷åëîâåê—ñðåäà», ïðåäóïðåæäåíèÿ âîçäåéñòâèÿ
íåãàòèâíûõ ôàêòîðîâ è ëèêâèäàöèè èõ ïîñëåäñòâèé íà îðãàíèçì â áûòîâîé è ïðîèçâîäñòâåííîé ñðåäå â ìèðíîå âðåìÿ è â ñëó÷àå
âîçíèêíîâåíèÿ ÷ðåçâû÷àéíûõ ñèòóàöèé.
65