BioScience Blog – Научный Биологический блог

Мембраны фотосинтезирующей клетки отличаются повышенным уровнем генерации различных активных форм кислорода (АФК), которые приводят к смещению прооксидантно-антиоксидантного равновесия в сторону повышения интенсивности перекисного окисления липидов (ПОЛ), что в свою очередь, является пусковым механизмом окислительного стресса. Однако в настоящее время получены сведения о том, что АФК выполняют регуляторные функции в организме и в некоторых случаях выступают в качестве сигнальных молекул.

В современной физиологии растений хлоропласты рассматриваются как сенсоры растительной клетки, т.к. способны первыми продуцировать АФК в ответ на самые различные воздействия. В связи с этим, исследовали состояние прооксидантно-антиоксидантного равновесия в хлоропластах 14-дневных растений гороха (Pisum sativum L.), облученных с помощью γ-60Со-источника в дозах 0,1 Гр и 1 Гр, входящих в интервал малых для растительного организма. Часть растений после облучения подвергали гипертермии (42ºС в течение 30 минут). Контролем служили необлученные и не подвергнутые гипертермии растения. О состоянии перекисного гомеостаза судили по продукции супероксидного анион-радикала, по накоплению продуктов ПОЛ (ППОЛ) – диеновых конъюгатов (ДК) и малонового диальдегида (МДА), а также по активности ферментов антиоксидантной защиты – супероксиддисмутазы (СОД), аскорбатпероксидазы (АП), глутатионредуктазы (ГР). Показано, что и облучение растений ионизирующей радиацией и последующая гипертермия вызывали усиление генерации супероксидного анион-радикала. Увеличение продукции АФК приводило к смещению прооксидантно-антиоксидантного равновесия в сторону интенсификации окислительных процессов. При облучении в дозах 0,1 Гр и 1 Гр уровень ДК незначительно возрастал относительно контроля, а концентрация МДА достоверно не изменялась. При гипертермии после облучения в дозе 1 Гр содержание ППОЛ резко падало в сравнении с растениями предварительно облученными в дозе 0,1 Гр и контролем. Такое предадаптирующее к тепловому шоку действие облучения в большей дозе (1 Гр), вероятно, связано с быстрой активацией антиоксидантных ферментов. Однако СОД, являющаяся ферментом первой линии, имела при гипертермии более низкую активность по сравнению с образцами, предварительно облученными в дозе 0,1 Гр, что приводило к накоплению супероксида. При этом происходила значительная активация ключевых ферментов аскорбат-глутатионового цикла – АП и ГР, чего не происходило при тепловой обработке растений, облученных в дозе 0,1 Гр. Таким образом, облучение в дозе 0,1 Гр вызывало гиперчувствительный ответ на воздействие повышенной температуры. Большая доза (1 Гр ) формировала адаптивный ответ хлоропластов к действию гипертермии. Генерация супероксидного анион-радикала самой клеткой в течение длительного времени после облучения, вероятно, может иметь сигнальную функцию для запуска системы восстановления или защиты от возможного действия последующего стрессора.