Биологический каталог




Фермент пероксидаза

Автор В.А.Андреева

уют на вирусное поражение? Возможно, основной причиной является изменение синтеза предшественников фенольных соединений, метаболизм которых для вирозных растений практически не изучен. Этот факт усугубляется еще и тем, что не выяснены пути изменения обмена фенолов в самом начале инфекционного процесса, в первые часы после заражения. Для растений, пораженных вирусной инфекцией, вопрос об участии фенолов в защитном механизме требует дальнейших исследований.

4.5. БЕНЗОЙНАЯ КИСЛОТА ПРИ ЗАРАЖЕНИИ

Изучая изменения активности пероксидазы при развитии и течении защитных процессов, необходимо знать и содержание ее индивидуальных субстратов. Накопленные к настоящему времени данные по общему содержанию фенольных соединений в растениях, зараженных вирусами, не полные и часто несопоставимы для обсуждения.

Методом газожидкостной хроматографии (ГЖХ) проведено изучение количественного содержания отдельных фенольных соединений в растениях табака сорта Ксанти нк. Исследуемые пробы для ГЖХ готовили по стандарным методикам. Исследования проводили на газожидкостном хроматографе японского производства марки «G-5A» фирмы Shimadzu. При сравнительном анализе экстрактов из листьев здоровых и вироз-иых (ВТМ) растений было испытано 20 различных субстратов. Оказалось, что наиболее интересные данные получены для /i-оксибензойной кислоты. Ее присутствие в листьях исследуемых растений подтверждено методом хромато-масс-спектроскопии (ГЖ масс-спектрометр марки 9000 S ЛКБ, Швеция). Содержание этой кислоты в листьях, обладающих ви-русиндуцированной системной устойчивостью, было значительно выше, чем в контроле (табл. 5). Так, в листьях инфицированных растений на 5-й день после заражения бензойной кислоты было почти в 2 раза больше, чем в листьях здоровых растений. В нижних листьях тех же растений количество бензойной кислоты было в 4 раза выше по сравнению с контрольными листьями.

Такое изменение в синтезе этой кислоты в зараженном растении вызывает определенный интерес. Через 7 дней после заражения в верхних, растущих листьях исследуемых растений содержание бензойной кислоты было также значительно выше, чем в здоровых листьях. В верхних листьях, обладающих вирусиндуцированной системной устойчивостью, в 2 раза повышается активность анионных изоэнзимов фермента пероксидазы [Андреева, 1981] и параллельно с этим в 1,8—2,9 раза возрастает содержание /i-оксибензойной кислоты. Бензойная кислота является фито-алексином и, следовательно, вполне может быть индуктором деятельности пероксидазы. Повышенное содержание бензойной кислоты в верхних листьях растений табака, инокулированных ВТМ, должно быть связано

52

Таблица 5

Содержание бензойной кислоты (в %) в здоровых и зараженных ВТМ

листьях табака сорта Ксанти нк

День после заражения Растения 5-й 7-й 5-й

Верхние Нижние

Инфицированные 16,2 28,8 8,0

Здоровые (контроль) 8,9 9,9 2,0

Инфицированные/Здоровые 1,8 2,9 4,0

с деятельностью анионных изоэнзимов фермента, так как одно соединение является субстратом, а другое катализирует его окисление. И оба эти соединения, очевидно, активны в физиологическом процессе, тесно связанном с проявлением приобретенной устойчивости.

Бензойная кислота обладает фуигицидным действием [Brown, Swinburne, 1971]. Так, Хармс [Harms, 1984] установил, что на 5-й день после заражения грибной инфекцией идет синтез de novo оксибен-зойных и оксикоричных кислот, обусловленный увеличением активности фенилаланин-аммиак-лиазы. В составе оксибензойных кислот преобладали феруловая и и-кумаровая кислоты, содержание которых составляло 180% от контроля. Синтез бензойной кислоты идет через шикимовую кислоту или в результате р-окисления соответствующих коричных кислот [Запрометов, 1974]. Автор пишет, что и-оксибензойиая кислота на 30— 50% стимулирует синтез белковых молекул. Установлено также, что обработка тканей бензойной и коричной кислотами приводит к сильному снижению мембранного потенциала [Glass, Dunlop, 1974]. Это подтверждает взаимосвязанный метаболизм бензойной и коричной кислот.

Рядом авторов было выяснено, что бензойная и полиакриловая кислоты могут индуцировать образование интерферонов у животных и так называемых e-белков, найденных вокруг локальных некрозов у растений, зараженных вирусами [Gianinazzi et al., 1980; Matsuoka, Ohashi, 1984, 1986]. Известно, что ткани, окружающие некроз, проявляют сильное инги-бирующее действие на вирусы; накапливаясь в значительных количествах, и-оксибензойная кислота может быть индуктором устойчивости [White, 1979].

Установленное нами увеличение содержания и-оксибензойной кислоты, как в нижних инфицированных листьях, так и в верхних, где отсутствуют вирусные частицы, свидетельствует об активной функции этого соединения в метаболизме инфицированных растений табака.

53

ГЛАВА V

ПЕРОКСИДАЗЫ РАСТЕНИЙ КАРТОФЕЛЯ И ДУРМАНА

5.1. АКТИВНОСТЬ ФЕРМЕНТА ПРИ РАЗЛИЧНЫХ ВОЗДЕЙСТВИЯХ

Изменения, происходящие в клетках растений, при нарушении метаболизма захватывают все центры метаболической активности, включая митохондрии, пластиды, рибосомы и ядерный аппарат. Как в органел-лах, так и в цитоплазме наиболее значительным изменениям подвергаются ферменты, и в частности пероксидаза, активность и спектр которой меняются под действием биологических и небиологических агентов. Так, при обработке растений батата этиленом активность фермента возрастает в листьях и запасающих органах [Hidemasa, 1970; Shannon et al., 1971]. Повышается активность пероксидазы в листьях фасоли, обработанных 0,15 М раствором пипеколиновой кислоты [Dezsi et al., 1971].

Изменения физиологического состояния растений также приводят к повышению активности пероксидазы [Roberts, 1969; Borris, 1972]. В ответ на воздействие солями отмечены как активация фермента, так и качественные изменения в спектре белков [Чиркова и др., 1973; Молоков й др., 1973], а также показано, что при недостатке кислорода увеличивается интенсивность работы фермента и существенно меняется состав анодных изоэнзимов. Приводятся данные о значительном увеличении пероксидазной активности при водном дефиците. Обезвоживание сопровождается не только повышением активности пероксидазы цитоплазмы и хлоропластов, но и изменением их изоферментного состава [Алексеева, Рамазанова, 1973а, б]. Под влиянием низких температур в листьях озимой ржи возрастает активность фермента и наиболее активными оказываются анодные фракции [Сулейманов и др., 1972]. Авторы связывают активацию оксидазной функции пероксидазы с важной ролью этого фермента в аэробном дыхании озимых культур в зимнее время. Отмечено повышение активности фермента и при механических повреждениях [Андреева, Воронова, 1980, 1981], при поранении клубней батата [Kawashima et al., 1963], ткани листьев фасоли [Konig, Nienhaus, 1970], при срезании листьев табака и ячменя [Lazar, Farkas, 1970].

Активность фермента меняется также в процессе естественного старения. Изучая изменчивость изоферментов, в том числе пероксидазы, в покоящихся, прорастающих и «стареющих» тканях картофеля, В. Яаска и В. Яаска [1971] установили, что на электрофореграммах «стареющих» тканей первыми выявляются и оказываются наиболее интенсивными быстро движущиеся к аноду изоэнзимы. Новацкий и Хемптом [Nova-cky, Hampton, 1968], определив в растениях табака 5 быстро и 4 медленно движущихся изоэнзима пероксидазы, обнаружили, что при старении как в целых листьях, так и в листовых дисках повышалась активность в группе быстро движущихся изоформ. У «стареющих» интактных листьев табака и ячменя также обнаружено увеличение активности пероксидазы

54

[Lazar, Farkas, 1970]. E. В. Будилова с соавт. [1971] отмечают, что активность пероксидазы в старых, погруженных в воду листьях кубышки всегда выше, чем в молодых. Практически все сколько-нибудь существенные воздействия извне и внутренние нарушения метаболизма растения сопровождаются изменением активности или изоферментного спектра пероксидазы.

5.2. ПОВЫШЕНИЕ АКТИВНОСТИ ФЕРМЕНТА ПРИ ГРИБНОЙ И ВИРУСНОЙ ИНФЕКЦИИ

О влиянии грибной, бактериальной и вирусной инфекций на изменение активности пероксидазы сообщается в целом ряде работ [Лу-ковникова и др., 1969; Рубин, 1966, 1969; Klusak, 1970; Но, Waever, 1970; Grzelinska, 1970; Hofferek, Wolfgang, 1975; Sridhar, 1978; Hammer-schmidt et al., 1982; Groza, Olteanu, 1982; Reuveni, Bothma, 1985]. При этом следует отметить, что грибы и бактерии имеют собственные ферментные системы, подвижность их изоэнзимов может быть сходной с электрофоретической подвижностью ферментов хозяина. Так, Едрева [Edreva, 1972], исследуя состав изоэнзимов пероксидазы Peronospora tabacina и ее хозяина Nicotiana tabacum, установила, что все 10 изопероксидаз паразита имеют такую же или очень близкую электро-форетическую подвижность, как и изоэнзимы пероксидазы табака.

Различные по устойчивости сорта растений по-разному реагируют на инфекцию. Резкое повышение оксидазной активности пероксидазы в зараженных тканях устойчивого сорта капусты приводит к накоплению в них продуктов окисления флороглюцина, которые обладают четко выраженным фунгицидным действием и поэтому создают на пути инфекции химический барьер. Однако в тканях неустойчивого сорта такого ответа на инфекцию не наблюдалось [Аксенова и др., 1971]. В листьях разных сортов пшеницы, устойчивых и восприимчивых к стеблевой ржавчине, при заражении повышается активность и изменяется спектр пероксидазы [Seevers et al., 1971]. Особенно значительно активируются изоэнзимы, занимающие 5, 6, 9 и 10-е положение после разделения в полиакриламид-ном геле. Активность изопероксидаз устойчивых сортов была много выше, чем неустойчивых. Так, например, активность 9-го изоэнзима пероксидазы устойчивого сорта возрастала после заражения на 300%, тогда как восприимчивого— лишь на 50%.

Повышение активности пероксидазы при грибной и бактериальной инфекции, по мнению некоторых исследователей, есть следствие повреждения и деградации инфицированных клеток, и коррелирует оно со степенью проявления симптомов заболевания [Novacky, Hampton, 1968; Рубин и др.

страница 15
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37

Скачать книгу "Фермент пероксидаза" (1.45Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [обратная связь]

п»ї
Rambler's Top100 Химический каталог

Copyright © 2009
(15.09.2019)