АКТИВНОСТЬ ФЕРМЕНТА КИСЛОЙ ФОСФАТАЗЫ В ЛИСТЬЯХ АМАРАНТА

Чернышук Д. К.

Студент, Благовещенский государственный педагогический университет

АКТИВНОСТЬ ФЕРМЕНТА КИСЛОЙ ФОСФАТАЗЫ В ЛИСТЬЯХ АМАРАНТА

Аннотация

В статье рассмотрено – исследование активности кислой фосфатазы в листьях амаранта сорта Валентина и щирицы запрокинутой в общие периоды развития растений, изучение на основе этого адаптации растений к условиям среды.

Ключевые слова: амарант, кислая фосфатаза, активность, множественные формы.

Chernyshuk D.K.

Student, Blagoveshchensk State Pedagogical University

ACTIVITY OF THE ENZYME ACID PHOSPHATASE IN LEAVES OF AMARANTH

Abstract

In the article - the study of acid phosphatase activity in the leaves of amaranth varieties Valentine and amaranth thrown back into the general periods of plant development, the study on the basis of plant adaptation to environmental conditions.

Keywords: amaranth, acid phosphatase, activity, multiple forms.

Древняя культура амарант, обладающая высоким адаптационным потенциалом, в настоящее время приобретает особое значение в связи с существенным осложнением экологической ситуация на Земле из – за антропогенной деятельности человека. Щирица (амарант) относится к растениям с С-4 типом фотосинтеза. Она интенсивно и в больших количествах связывает углекислый газ из атмосферы, что немаловажно в условиях глобального потепления. Щирица очищает почву от ионов тяжелых металлов, может предотвратить ветровую эрозию почвы. Кроме того, большинство видов амаранта может быть использовано как сырье для производства биотоплива [1, 3].

Являясь не традиционной для России культурой, амарант не подвергался тщательным исследованиям. Поэтому представляется актуальным изучение химического и ферментативного состава растения, его адаптивной способности. Амарант засухоустойчив и не прихотлив к условиям выращивания, следовательно, прекрасно подходит для возделывания в Амурской области.

Цель настоящей работы – исследование активности кислой фосфатазы в листьях амаранта сорта Валентина и щирицы запрокинутой.

Объектом исследования служили листья амаранта сорта Валентина (Amaranthus tricolor) и листья щирицы запрокинутой (Amaranthus Retroflexus), полученные в 2014 г на агробиостанции Благовещенского государственного педагогического университета.

Метод определения активности кислой фосфатазы основан на способности фермента ускорять реакцию гидролиза сложноэфирной связи п-нитрофенилфосфата [2]. Удельную активность ферментов рассчитывали в единицах активности на мг белка. Электрофоретические спектры исследуемых ферментов выявляли методом электрофореза на колонках 7,5%-го полиакриламидного геля. Активность кислой фосфатазы в геле после электрофореза выявляли с α-нафтилфосфатом в качестве субстрата. Стандартным критерием для характеристики множественных форм ферментов является их относительная электрофоретиче­ская подвижность (Rf). Биохимические исследования проводили в лаборатории молекулярной биологии БГПУ в шести аналитических повторностях. Статистическую обработку материала и расчет коэффициентов корреляций проводили по методу Плохинского с помощью программы Microsoft Office Excel, 2007 [4].

Нами была исследована активность фермента в общие периоды развития растений: виргильный (предрепродуктивный), генеративный (репродуктивный) и сенильный (пострепродуктивный). Под виргильным периодом мы понимали временной промежуток от вегетации в начале цикла развития до бутонизации, под генеративным – период от бутонизации до плодоношения, и под сенильным – период физиологической спелости семян.

Установлено, что активность фермента кислой фосфатазы заметно изменяется по фазам вегетации (рис.1).

 

Рис. 1 - Суммарная активность кислой фосфатазы листьев

В общие периоды развития:

А – сорт Валентина, Б – щирица запрокинутая;

I – виргильный период, II – генеративный период, III – сенильный период

У амаранта сорта Валентина и щирицы удельная активность фермента  возрастает при переходе от виргильного к генеративному периоду, а затем понижается к концу вегетационного. При этом активность кислой фосфатазы дикорастущего растения в 2-3 раза превышает значения культурного. Исключение составил только последний период, когда активность кислой фосфатазы щирицы оказалась ниже, чем у Валентины.

Максимальное количество форм фермента у обоих растений наблюдалось в генеративный и сенильный периоды (три формы у сорта Валентина и четыре формы у щирицы) (рис. 2).

 

Рис. 2 - Схемы энзимограмм кислой фосфатазы листьев амаранта:

А – сорт Валентина, Б – щирица запрокинутая;

I – виргильный период, II – генеративный период, III – сенильный период;

Стрелка – направление электрофореза (от катода к аноду)

 

Из трёх множественных форм фермента, выявленных в листьях амаранта сорта Валентина, только форма с Rf=0,13 встречается в листьях во все периоды развития растения. В генеративный и сенильный периоды появляется форма с Rf=0,37; выявленная на этих стадиях развития и в листьях щирицы. У дикого вида были обнаружены четыре множественные формы. Наибольшей стабильностью отличились формы с Rf=0,48 и Rf=0,56.

Такой характер изменения активности фермента, возможно, связан с тем, что в виргильный период в растении активированы все защитные механизмы, которые становятся максимальными в период созревания семян. После вызревания семян, активность фермента может падать вследствие перераспределения накопленных полезных веществ из зеленной массы в семена. Происходит старение растения, уменьшается синтез белковых соединений, происходит разрушение уже синтезированных белков. При этом накапливаются различные продукты распада, под действием которых происходит пресыщение активных центров ферментов.

Результаты исследования показали, что кислая фосфатаза более активна в листьях дикорастущей щирицы в виргильный и генеративный периоды. Максимальное количество форм фермента отмечается в листьях в генеративный и сенильный периоды. В целом, динамика активности кислой фосфатазы культурного сорта и дикорастущего вида от предрепродуктивного периода к пострепродуктивному была сходна.

Литература

1. Гинс, М.С. Биологически активные вещества амаранта. Амарантин: свойства, механизмы действия и практическое использование: Монография / Под ред.И.И. Чернядьева. – Москва: Изд-во РУДН, 2002. – 183с.
2. Диксон, М. Ферменты / М. Диксон, Э. Уэбб // Пер. с англ. – Москва: Мир, 1982. – т. 2. – 515 с.
3. Кононков, П.Ф. Амарант – перспективная культура XXI века / П.Ф. Кононков, В.К. Гинс, М.С. Гинс // 2-е издание – Москва: Издательство Российского университета дружбы народов, 1999. – 296 с.
4. Плохинский, Н.А. Биометрия / Н.А. Плохинский // Учебное пособие. 2-е издание. – Москва: Издательство Московского университета, 1970. – 146 с.

References

1. Gins, M.S. Biologicheski aktivnye veshhestva amaranta. Amarantin: svojstva, mehanizmy dejstvija i prakticheskoe ispol'zovanie: Monografija / Pod red.I.I. Chernjad'eva. – Moskva: Izd-vo RUDN, 2002. – 183s.
2. Dikson, M. Fermenty / M. Dikson, Je. Ujebb // Per. s angl. – Moskva: Mir, 1982. – t. 2. – 515 s.
3. Kononkov, P.F. Amarant – perspektivnaja kul'tura XXI veka / P.F. Kononkov, V.K. Gins, M.S. Gins // 2-e izdanie – Moskva: Izdatel'stvo Rossijskogo universiteta druzhby narodov, 1999. – 296 s.
4. Plohinskij, N.A. Biometrija / N.A. Plohinskij // Uchebnoe posobie. 2-e izdanie. – Moskva: Izdatel'stvo Moskovskogo universiteta, 1970. – 146 s.