в на 2-ые сутки прорастания до 15 и 10, на 3-тьи — 20 и 17, на 4-тые — 27 и 19, на 6-тые — 45 и 42% соответственно (рис. 93, б). Тогда как, набухание семян пшеницы в растворах низких концентраций АК и гидрохинона практически не влияло на активность пероксидазы в семенах (рис. 93, а, б). Для подтверждения избирательности действия антиоксидантов по отношению пероксидазы зерновок пше-

1—1-1-1-1-1— —I-1-1-1-1—

23456 2 3456

Время прорастания, сут

Рис. 93. Динамика активности пероксидазы в корнях (я) и надземной части (б) проростков пшеницы сорта Омская 12 в зависимости от времени прорастания после их замачивания в водных растворах аскорбиновой кислоты и гидрохинона: 1, Г и 4, 4' — 0,5 и 50 мМ растворы гидрохинона соответственно; 2,2' и 3, 3' — 2 и 1000 мМ растворы аскорбиновой кислоты соответственно; К — контроль.

203

Глава V

Таблица 29

Содержание аскорбиновой кислоты (мг/100 г сухой массы) в семенах и проростках пшеницы сорта Омская 12 во время прорастания

Время прорастания, сут Семена Проростки непроросшие проклюнувшиеся корни надземная часть

Контроль(сухие) 15,2±0,5 (100)

1 24,8±0,8 (163) — —

2 26,4±0,9 (174) 22,4±0,8 (147) — —

3 26,8±0,9 (176) 19,2±0,6 (126) 3,8±0,2 (25) 7,2±0,3 (47)

4 23,6±0,6 (155) 8,0±0,3 (53) 3,6±0,2 (24) 4,0±0,2 (26)

ницы нами было изучено их влияние на активность других ферментов зерновок, в частности, алкогольдегидрогеназу и глюкозо-6-фосфатдегидрогеназу. Показано, что независимо от концентрации используемых антиоксидантов активности АДГ и Г6ФДГ практически не изменялись в семенах после 24 ч замачивания их в аналогичных растворах аскорбиновой кислоты и гидрохинона.

Подтверждением участия АК в регулировании покоя семян являются выполненные нами исследования эндогенного содержания АК в семенах пшеницы до и после замачивания их в воде (табл. 29). Показано, что уровень АК в непроросших семенах пшеницы на протяжении всего срока прорастания сохраняется на достаточно высоком уровне и в 1,5—1,8 раз выше, чем в сухих семенах. Отмечается явная тенденция к понижению содержания АК в проклюнувшихся семенах и в проростках пшеницы по сравнению с уровнем этих антиоксидантов в непроросших семенах. На четвертые сутки прорастания в надземной части и корнях проростков пшеницы уровень АК понижается в 4 раза (табл. 29). Эти изменения в содержании АК могут служить подтверждением участия эндогенных антиоксидантов в формировании механизмов покоя семян пшеницы.

Глубокий органический покой отмечается у семян дикорастущих растений [Николаева, 1985]. Поэтому мы извлекли из семян

204

Роль пероксидазы в действии антиоксидантной системы растений

касатика щетинистого, красоднева желтого, ландыша майского, вишни песчаной, кизильника блестящего путем экстракции биологически активные вещества и изучили их влияние на покой семян пшеницы. Замачивание в экстрактах дикорастущих растений семян пшеницы, ячменя, овса не приводило к изменению их всхожести. По-видимому, покой дикорастущих растений регулируется не одним, а несколькими функционально активными веществами, экстракция которых приводит к понижению их концентрации в среде и вследствие этого нивелированию их гипобиотиче-ского эффекта.

Еще одним доказательством участия АО в формировании механизмов покоя у семян пшеницы могут служить данные о пребывании семян в условиях повышенной влажности. Из таблицы 30 видно, что пребывание семян пшеницы в течение 1—4-х суток в воде или растворах этанола и строфантина приводит к резкому понижению их всхожести до 9—22%. При этом в зерновках отмечается повышение содержания АО в 1,7—2,2 раза, с одновременным понижением пероксидазной активности на 28—36%. Предварительное УФ-облучение семян пшеницы провоцирует в них протекание свободнорадикальных процессов, поэтому в ответ на действующий фактор в зерновках содержание АО может возрастать в 2—3 раза, особенно это проявляется в первые 15 мин УФ-облучения. Полученные данные свидетельствуют о том, что пероксидаза способна выполнять роль инициатора процессов прорастания семян, поскольку для углубления покоя семян требуется понижение пероксидазной активности, что, по-видимому, достигается за счет увеличения содержания АО. Эти данные наглядно показывают взаимосвязь между пероксидазной активностью и содержанием АО при реализации механизмов формирования покоя семян.

Таким образом, участие антиоксидантов в механизме покоя семян, по-видимому, обусловлено ингибированием ферментов антиоксидантной системы защиты растений, в особенности, пероксидазы, что проявляется в экспериментах как in vitro, так и in vivo. Понижение активности фермента высокими концентрациями антиоксидантов способствует углублению покоя семян пшеницы, а активирование пероксидазы — ускоренному их выходу из состояния гипобиоза и быстрому прорастанию.

Кроме этого, насыщая зерновки ксенобиотиками можно добиваться повышения их посевных качеств, а также сопротивляемости зерновок и растений к экзогенным патогенным факторам

205

Таблица 30

Содержание АО, активность пероксидазы и всхожесть зерен пшеницы сорта Омская 12 в зависимости от времени их замачивания в воде, а также в растворах этанола и строфантина. (УФ-облучению подвергали семена с влажностью 5-8%

перед их замачиванием в воде)

Фактор воздействия

АО, мкг/г влажной массы (%)

ПО, мкмоль/мин г влажной массы (%)

Всхожесть, %

Время замачивания семян, сут

1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4

Контроль, 32 41 43 65 1,63 1,69 1,17 1,17 74 71 44 10

вода (100) (129) (136) (207) (100) (104) (72) (72) (100) (96) (59) (14)

УФ 15 мин, 29 38 50 95 1,63 1,52 1,22 1,14 85 66 31 14

вода (93) (121) (157) (300) (100) (92) (75) (70) (115) (89) (42) (19)

УФ 60 мин, 36 34 61 63 1,46 1,63 1,52 1,08 81 66 36 14

вода (Н4) (107) (193) (200) (90) (100) (92) (66) (109) (89) (49) (19)

Этанол, 27 43 68 68 1,52 1,52 1,20 1,17 74 58 32 7

10 мМ (86) (136) (214) (214) (92) (92) (74) (72) (100) (75) (43) (9)

Строфантин 38 47 63 54 1,75 1,40 1,20 1,05 83 63 37 16

ЮмкМ (121) (150) (200) (171) (107) (86) (74) (64) (112) (85) (50) (22)

Роль пероксидазы в действии антиоксидантной системы растений

(действию низкой и высокой температуры, микробам и др.). Полученные данные позволяют предложить наиболее оптимальную продолжительность замачивания семян в растворах БАВ — четыре часа. Замачивание семян в течение этого времени не наносит им существенного вреда и не влияет на посевные качества. Обработка семян пшеницы биологически активными веществами впервые два часа способствует повышению их всхожести. Полученные результаты могут быть рекомендованы для практического использования в сельскохозяйственном производстве для повышения урожайности и сопротивляемости семян и проростков пшеницы к действию небла