ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Проведенныенами исследования показали, что действие кратковременной гипоксии и среды высоких концентраций диоксида углерода на растения зависит от степени их устойчивости к данным стрессовым факторам. В клетках растений под влиянием дефицита кислорода и среды высоких концентраций диоксида углерода происходили различные изменения в процессах свободнорадикального окисления, образования различных типов АФК и активности ферментов.
В условиях гипоксии у неустойчивых растений гороха процессы свободнорадикального окисления значительно усиливались по сравнению с более устойчивыми растениями сои и кукурузы. При этом в клетках растений гороха происходило значительное накопление различных типов АФК - супероксидного анион-радикала, гидропероксида и пероксида водорода при действии гипоксии и СО2 - среды, в отличие от других растений.Отмечено, что фитогормоны кинетин и эпибрассинолид снижали скорость образования свободных радикалов в клетках растений, уменьшали количество супероксидного анион-радикала и пероксида водорода в условиях дефицита кислорода и действия среды высоких концентраций углекислого газа, и это не зависело от степени их устойчивости.
Выявлено изменение активности различных антиоксидантных ферментов в растениях при гипоксии. Показано, что у более устойчивых растений активность антиоксидантных ферментов была значительно выше, чем у неустойчивых. При этом активность каталазы существенно возрастала в первые часы гипоксического стресса именно у устойчивых растений. С увеличением сроков действия гипоксии повышалась активность ферментов пероксидазной группы, что было характерно для более устойчивых растений. Высокая активность СОД была характерна также для более устойчивых к гипоксии растений сои и кукурузы, чем для проростков гороха. Это указывает на наличие определенной корреляции между степенью устойчивости растений к гипоксии и активностью антиоксидантных ферментов, включая СОД, что ранее было показано только для некоторых растений [54, 123].
Было показано, что СО2 - среда вызывала более значительные изменения активности ферментов антиоксидантной системы, чем условия обычной гипоксии. У растений сои особенно это было выражено в изменения активности каталазы, когда уже при 3-часовой экспозиции в среде с СО2 ее активность возрастала до такой величины, которая была характерна для фермента, но только через 24 часа действия гипоксии. Полученные данные подтверждают ранее высказанное предположение [35, 40, 47] о том, что диоксид углерода, накапливаясь как продукт дыхательного обмена, может включать системы адаптации растений к условиям гипоксического стресса, что позволяет отнести этот компонент газовой среды к группе низкомолекулярных сигнальных молекул.
Выявлено повышение активности липоксигеназы в исследуемых растениях в первые часы действия гипоксического стресса. Полученные данные могут свидетельствовать о том, что липоксигеназный ферментативный путь накопления АФК, наряду с неферментативным, являлся одинаково активным в клетках как у неустойчивых растений гороха, так и у более устойчивых растений сои и кукурузы, но только в первые часы действия гипоксии и СО2 - среды. Ранее участие липоксигеназного пути в процессах накопления АФК при гипоксии подвергались сомнению. Это связано с тем, что для липоксигеназ, как и всех диоксигеназ, для процесса окисления полиненасыщенных жирных кислот необходимо участие кислорода, содержание которого в клетках растений при гипоксии резко снижается.
В растениях гороха и сои показано присутствие фермента липоксигеназы не только в цитоплазме, хлоропластах, но и в митохондриях, о чем свидетельствовало проведенное электрофоретическое исследование и специфическое проявление электрофореграмм в присутствии линолевой кислоты. Установлено, что митохондриальная форма липоксигеназы отличалась по величине Rf от хлоропластной и цитоплазматической форм. Отмечено значительное повышение активности липоксигеназы в митохондриях у неустойчивых проростков гороха и более устойчивых растений сои через 3-6 часов действия гипоксического стресса. Для цитоплазматической и хлоропластной липоксигеназ это не было характерно.
Исследовали роль отдельных клеточных компартментов в образовании активных форм кислорода в растениях при действии кратковременной гипоксии и среды высоких концентраций диоксида углерода. Для митохондрий растений гороха, сои и кукурузы показана возможность накопления супероксидного анион-радикала и пероксида водорода в условиях кратковременной гипоксии. При этом скорость образования разных типов АФК, таких как супероксидного анион-радикала и пероксида водорода зависела от сроков действия дефицита кислорода и степени устойчивости растений. Отмечено более эффективное действие СО2 - среды на процессы образования АФК в растения гороха, сои и кукурузы при кратковременных экспозициях (до суток), чем условия обычной гипоксии.