5.1. Влияние гипоксии и СО2 — среды на активность липоксигеназы в растениях

Как известно [105], одним из путей образования различных типов АФК в клетках растений наряду с неферментативным может быть и ферментативный путь, связанный с работой липоксигеназы.

В результате проведенных опытов было обнаружено (рис. 7), что активность липоксигеназы в тканях растений гороха, неустойчивых к гипоксии, в первые часы опыта возрастала на 40 %. При действии среды высоких концентраций диоксида углерода активность фермента возрастала лишь на 20 %. С увеличением сроков экспозиции до 6 - 9 часов в условиях разных газовых сред активность липоксигеназы в растениях начинала снижаться, и через 6 часов упала на 20 % у растений при гипоксии и на 12 % в условиях СО₂ - среды. К концу опыта (24 часа) активность липоксигеназы в тканях данного растения снижалась в 3 раза в условиях гипоксии, и практически в 6 раз в среде СО2, становясь ниже, чем у контрольных аэрируемых проростков.

В клетках среднеустойчивых растений сои наблюдалась другая тенденция. Активность липоксигеназы у растений в условиях гипоксии в первые 3 - 6 часов опыта существенно превышала уровень контрольных растений (в 1,6 раза), в условиях же СО₂ - среды становилась выше контроля на 72%. При увеличении сроков экспозиции проростков сои как в условиях гипоксии, так и в среде диоксида углерода, активность фермента постепенно снижалась до уровня контрольных растений.

В растениях кукурузы в условиях гипоксического стресса активность фермента была ниже уровня контрольных растений на протяжении практически всего опыта. В тоже время у растений, находящихся в СО₂ - среде активность липоксигеназы сначала возрастала на 65%, но затем к 24 часам резко падала, становясь ниже уровня аэрируемых растений.

Таким образом, проведенные исследования показали, что в тканях неустойчивых проростков гороха после небольшого повышения происходило значительное снижение активности липоксигеназы. В то же время у более устойчивых проростков сои и кукурузы активность фермента после некоторого возрастания, сохранялась близкой к контролю.

Полученные данные свидетельствуют о том, что липоксигеназный путь накопления АФК мог быть одинаково эффективным как у неустойчивых растений гороха, так и у более устойчивых растений сои и кукурузы, но только в первые часы действия условий гипоксии и СО₂ - среды. С увеличением сроков экспозиции этот путь образования АФК в клетках растений гороха тормозился, и тогда, вероятно, начинали включаться другие механизмы их накопления, о чем свидетельствует значительное повышение содержания гидропероксидов к 9 и 24 часам в клетках данного растения (рис.

4) . Ранее участие липоксигеназного пути в процессах накопления АФК при гипоксии подвергались сомнению. Это связано с тем, что для липоксигеназ (КФ 1.13.11.12), как и всех диоксигеназ, для процесса окисления полиненасыщенных жирных кислот необходимо участие кислорода, содержание которого в клетках растений при гипоксии резко снижается [27]. Однако в клетках клубней картофеля в условиях аноксии также было обнаружено как увеличение активности липоксигеназы, так и содержание ее м-РНК [187]. Как известно [201], липоксигеназы окисляют не только свободные, но и связанные жирные кислоты различных липидов, включая и фосфолипиды мембран. Более значительное снижение ненасыщенности фосфолипидов мембран митохондрий растений при действии среды СО2 было уже показано ранее [37, 47]. Полученные результаты подтверждают и высказанное ранее предположение о специфическом действии данного компонента газовой среды на растения, включая изменение активности ферментов цикла трикарбоновых кислот [33] и ферментов конечных этапов брожения алкогольдегидрогеназы и лактатдегидрогеназы [39].