хожести зерновок пшеницы сорта Омская 12 от времени замачивания семян в водных растворах: 1 — 1 мМ 2,4-динитрофе-нола, 2 — 7 мМ хлорпромазина, 3 — 138 мМ дигоксина.

юо л всхожесть, % роды соединений и их концент-

рации. Большие концентрации высокотоксичных соединений могут сглаживать динамику проявления реактивности зерновок на действующий фактор. Так, замачивание зерновок пшеницы в растворах 2,4-динитрофенола, хлорпромазина и дигоксина может проявляться в своеобразной динамике понижения всхожести зерновок. Из рисунка 90 видно, что высокие концентрации этих реагентов могут обвально понижать всхожесть зерновок пшеницы. Однако несмотря на то, что использовались высокие концентрации реагентов отмечается в первые 60 мин замачивания повышение всхожести зерновок, а в дальнейшем идет линейное ее снижение в течение 4—8 часов и последующее угнетение до минимального уровня всхожести зерновок. Однако замачивание зерновок при низкой температуре может понижать ингибирующий эффект используемых реагентов, возможно, за счет снижения проницаемости мембран для раствора с БАВ [Levitt, 1980]. На рис. 91 представлены кривые всхожести зерновок пшеницы предварительно замоченных в 0,1 М растворе салицилата натрия и 2 М растворе этанола при температуре 5° и 23 °С. Видно, что замачивание зерновок при низкой температуре может снимать ингибирующий эффект высоких концентраций реагентов, сглаживая при этом динамику понижения всхожести зерновок с проявлением повышенной их устойчивости к воздействующему фактору. На кривых понижения всхожести зерновок пшени-

20 24 Время, ч

Рис. 91. Динамика всхожести зерновок пшеницы сорта Омская 12 от времени замачивания семян в водных растворах 0,1М салицилата натрия (1, 2) и 2 М этанола (Г, 2') при температуре замачивания 5" (1, Г) и 23 'С (2, 2').

200

Роль пероксидазы в действии антиоксидантной системы растений

цы можно выделить период повышенной устойчивости зерновок к биологически активным соединениям, который проявляется в основном между 8 и 16 часами замачивания. Неоднородность кривых всхожести зерновок позволяет предположить проявления у них компенсаторных механизмов, противодействующих проникновению с водой функционально активных веществ.

Аналогичные зависимости многократно наблюдали при изучении ускоренного старения семян, отмечая увеличение всхожести семян после ее начального снижения [Ellis et al., 1982; Likhatchev et al., 1984; Priestley, 1986; Реймерс, 1987; Зелинский, 1989; San, Leopold, 1993; Веселова и др., 1999]. Так, например, при проведении ускоренного старения семян гороха при 40 "С и 80%-ной относительной влажности воздуха показано, что сила индивидуального семени, его способность произвести нормальный проросток падает скачкообразно. Постепенное уменьшение силы всей популяции семян при старении происходит не вследствие одновременного постепенного снижения силы у всех семян, а в результате скачкообразного перехода отдельных семян в субпопуляцию с низкой силой. Поэтому временное улучшение состояния семян происходят не из-за активации клеточных репарационных систем, а скорее всего увеличение всхожести обусловлено физико-химическими изменениями структур семян при старении [Веселова и др., 1999].

Известно, что пероксидаза, алкогольдегидрогеназа и глюко-зо-6-фосфатдегидрогеназа играют важную роль в покое и прорастании семян пшеницы. В прорастающих семенах активность пероксидазы возрастает, а активность АДГ понижается. У непроросших семян активность АДГ повышается в 2,5—5,5 раза, при понижении активности пероксидазы в 2,8—3,5 раза по сравнению с прорастающими семенами. Высокая разница в величинах активности ферментов, по-видимому, может указывать на разное их участие в механизмах прорастания семян пшеницы [Рогожин, Верхотуров, 1998а].

Действие БАВ может проявляться в понижении скорости протекания биосинтетических процессов или ингибировании активности ферментов семян пшеницы. Причем высокие концентрации антиоксидантов могут понижать активность пероксидазы и за счет этого регулировать продолжительность гипобиотическо-го состояния семян. Возможно, что ведущую роль в поддержании гипобиоза семян пшеницы выполняет пероксидаза, умень-

201

Глава V

;200-i

й-3

5 о

3 5 100

8 §

S3

о g

э

И о, о

2 а

юо

г80 | *4

« |§ 60 л § S

40 9

я я20-

-20

о

О С

ГО

гЮО

и!

80

IS

-60 |

40 8

•20

0

500 1000 3

Концентрация аскорбиновой кислоты, мМ

0

2,5 5,0 -3

Концентрация гидрохинона, мМ

Рис. 92. Динамика всхожести семян и эндогенное содержание аскорбиновой кислоты и гидрохинона в зерновках пшеницы сорта Омская 12 после их замачивания в водных растворах аскорбиновой кислоты (а) и гидрохинона (б) различных концентраций: 1, Г — содержание аскорбиновой кислоты и гидрохинона соответственно; 2, 2' — всхожесть семян; 3, 3' — активность пероксидазы.

шение активности которой углубляет покой семян, что проявляется в задержке их прорастания и понижении всхожести. Для подтверждения этого предположения мы изучили влияние различных концентраций АК и гидрохинона на всхожесть семян пшеницы, определяя в них содержание этих антиоксидантов и активность пероксидазы (рис. 92). Замачивание семян проводили при 23 "С в течение 24 ч. Как видно из рис. 92 набухание семян в различных растворах АК и гидрохинона приводит к понижению их всхожести при одновременном понижении активности пероксидазы, которая коррелирует с возрастанием содержания в семенах пшеницы АК и гидрохинона. Установлена положительная корреляция между всхожестью семян и активностью пероксидазы, которые находятся в обратной зависимости с показателями содержания антиоксидантов в семенах пшеницы. Поскольку пероксидаза входит в систему антиоксидантной защиты живых организмов и поэтому совместно с каталазой, супероксиддисму-тазой и другими ферментами пероксидаза может предохранять организмы от действия активных форм кислорода, защищая ткани от окислительного шока. Возможно поэтому в семенах пшеницы, а затем и в проростках отмечается высокая активность пероксидазы. При набухании семян в воде в них возрастает дыхание, что сопровождается увеличением активности пероксидазы, особенно проявляющееся при прорастании семян. Фермент окис-

202

Роль пероксидазы в действии антиоксидантной системы растений

ляет широкий спектр органических соединений, среди которых имеются и вещества обладающие антиокислительной активностью, в высоких концентрациях ингибирующих пероксидазу. Вероятно поэтому высокие экзогенные концентрации АК и гидрохинона могут ингибировать пероксидазу семян пшеницы, при этом понижая их всхожесть.

После действия высоких концентраций АК и гидрохинона всхожесть семян пшеницы составляла 8—15%. Замачивание семян в 1 М растворе АК приводило к понижению активности пероксидазы в корнях и надземной части на 2-ые сутки прорастания до 30 и 23, на 3-тьи — 55 и 45, на 4-тые — 55 и 70, а на 6-тые — 62 и 87% соответственно (рис. 93, а). Набухание семян пшеницы в растворах 50 мМ гидрохинона понижало активность пероксидазы в корнях и надземной части проростко