Amea botanika İnstitutunun elmi əsərləri, 2012- ci IL, XXXII cild

UDC 581.1/1 

T

HE INFLUENCE OF SALTS ON PLANT ANTIOXIDATION ACTIVITY

 

 

S.M.Abduyeva - Ismayilova 

Baku State University 

 

Current data suggests that 25 per cent, or about 53.106 hectares, of land in 25 countries have 

been  salinized  to  varying  degrees  (Strogonov  B.P.  1973).  At  the  same  time,  the  oceans  and 

seas covering two-thirds of the Earth’s surface are 3-4 per cent dissolved salts (of which 88.8 

per  cent  are  chlorides).  Thus  most  plants  on  Earth  go  through  their  development  cycle  in 

conditions  of  high  salinity.  Conditions  of  extreme  salinity  have  a  negative  impact  on  the 

development  of  cultivated  crops,  greatly  reducing  their  fertility  and  sometimes  destroying 

them.    

In saline soils  plant metabolism  weakens  and regulation  of their oxidizing and antioxidizing 

systems is disrupted.  Thus, agriculture is harmed significantly by soil salinization.  

This  problem  is  frequently  observed  in  the  soils  of  Azerbaijan.  Saline  soils  extend  across 

almost all the Republic’s lowlands and piedmont plains (Abduyev M.R., 1968). 

As  in  all  parts  of  the  world  and  as  a  result  of  global  climate  and  other  changes,  saline  soils 

expand  here  day  by  day.  Inhabited  arid  regions  comprise  5.2  thousand  ha.  (60  per  cent)  of 

Azerbaijan’s  land.  Most  of  the  arid  land  is  located  in  the  intensively  irrigated  Kur-Araz 

lowlands. Landscape degradation and a tendency towards salinization are inevitable problems 

of Azerbaijani nature. Salinization results in a decline of biological fertility in soil and flora 

covers,  a  collapse  of  biological  potential  and  soil  degradation  to  extreme  salinity  under 

complex influences of natural and anthropogenic factors. Soils under agricultural crops have 

been  especially  subject  to  salinization.  Thus  the effects  of  oxidizing  systems  in  glycophytes 

and halophytes in  conditions  of extreme salinity  (NaCl,  Na

2

So

4

) have been investigated and 

the  influence  of  salts  on  the  chain  oxidation  process  and  antioxidation  activity  in  plants 

studied.  

Materials and methodologies   

Plants producing one seed and two seeds were selected as objects of investigation  – barleys, 

wheat,  corns,  lathyrus,  peas  and  cotton  as  well  as  the  halophytes  Salicornia  herbaceae  and 

Salicornia europae.  

A chemiluminescent method was used to determine antioxidant activity in seeds of the plants 

investigated.  H

2

O

2

  was  used  to  initiate  chain  oxidation  reactions.  According  to  some 

investigators (Kasumov, 1975; Sapejinsky, Silayev, 1965; Colli et al, 1954), the influence of 

H

2

O

2

  on  proteins  and  aromatic  amino  acids,  including  unsaturated  fatty  acids,  is  observed 

with slight radiation. To do this 1 gr. of the root was taken and 5 ml distilled water added to it. 

It  was  then  mashed  and  filtered  through  a  filter  paper;  the  mixture  was  then  poured  into  a 

10ml basin. Later, the total volume of the mixture was made up to 5ml by adding some water 

and  it  was  placed  into  a  quantometer.  Then  1ml  of  0.1%  H

2

O

2

  solution  (1%  for  an  alcohol 

fraction)  was  introduced  to  the  homogenate  via  a  polyethylene  tube.  Radiation  of  sufficient 

intensity  was  observed.  The  radiation  induction  period  was  measured  (t

ip

)  as  a  standard  of 

antioxidation  activity  in  the  homogenate.  It  was  determined  by  experiment  (hydroxynon, 

ascorbic acid  +  Fe

2+

  etc.) that assessment  of t

ip

  has a direct  relationship  to the antioxidation 

activity of the homogenate.  

 

The results of the investigation and their implications  

The results obtained indicate that the activity of antioxidants in plant roots dissolved in water 

and alcohol alters according to length of germination. On the 3

rd

 and 4

th

 days of germination, 

AMEA Botanika İnstitutunun elmi əsərləri, 2012- ci il, XXXII cild 

 

 

antioxidation  activity  reaches  its  peak  after  which  it  gradually  reduces  over  the  following 

days. The reason for this is the acceleration of oxidation processes, as well as chain reactions 

and an increase in the activity of some oxidases (catalase, peroxidase) from the first days of 

germination  depending  on  the  intensity  of  growth  and  respiration.  In  the  first  days  of 

germination and in  dark places,  in  etiolated germinations planted in thermostatic conditions, 

in  the  absence  of  photosynthetic  activity,  there  is  no  assimilation.  This  leads  to  a  gradual 

reduction of oxidising substances stocked only in the endosperm of germinated seeds.  

Induced  (by  H

2

O

2

)  chemiluminescence  in  homogenate  taken  from  germinating  roots  is  at 

maximum  intensity  at  three  and  four  days  of  germination.  However,  the  induced 

chemiluminescence produces a regular kinetic curve irrespective of germination age. The high 

intensity  of  radiation  at  three  and  four  days  of  germination  is  probably  connected  to  the 

accumulation of activators (proteins, amino acids etc.) in seeds.  

Activators  (proteins,  amino  acids  etc.)  isolated  from  their  biological  context  (in-vitro)  in  a 

molecular  state  take  part  in  energy  migration  and  they  release  energy  in  quanta  form  when 

returning to their former (basic) state, i.e.: 

[P]*+AP+[A]*P+A+hv 

On the other hand, assessments of radiation intensity and induction periods in liquid solutions 

of  homogenates  taken  from  various  germinating  plants  always  produce  higher  results  than 

those  in  homogenates  in  alcohol  fractions.  This  is  evidently  related  to  a  greater  solution 

(extraction) of activators and antioxidants in liquid fractions.   

We attempted to clarify the influence of various coagulated salt solutions (NaCl, Na

2

SO

4

, KCl 

etc.) on antioxidation activity in germinating root systems in further experiments (see fig.1.).  

 

Fig.1. Dependence of antioxidation activity on NaCL (a) and Na

2

SO

4

 (b) salt concentrations 

in germinating barley roots: 

t

ip 

- assessment of induction period by relative numbers, t=20°C 

 

It is clear that, unlike control plants, the intensity of inductive radiation is greatly increased by 

the  introduction  of  H

2

O

2

  into  a  system  in  a  0.01-0.1  M  concentration  of  Na

2

SO

4

.  However, 

changes  in  intensity of radiation  and induction  period (t

ip

) produce a poor kinetic curve:  So, 

the  radiation  present  in  control  plant  roots  was  rather  less  intense  than  in  the  experimental 

specimens; measurement of t

ip

 produced higher quantities than from the salt specimens.  

It is of interest that the kinetic curve of H

2

O

2 

and induced chemiluminescence have the same 

maximum point in all cases and the process is limited not by the quantity of H

2

O

2

 but by the 

amount of non-oxidized substances (antioxidants) in the homogenate. This may be proved by 

a  second  introduction  of  H

2

O

2 

(beyond  the  maximum)  into  the  homogenate.  The  H

2

O

2 

introduced  does  not  result  in  inductive  chemiluminescence  as  with  the  first  introduction. 

Biochemical analysis indicates that the H

2

O

2 

in the second introduction does not completely 

decompose.

 

The  importance  of  the  highly  reduced  substratum  in  this  process  may  be 

determined  by  introducing  ascorbic  acid  into  the  system.  Adding  ascorbic  acid  to  the 

homogenate  increases  radiation  and  the  length  of  the  induction  period.  However,  from 

experimentation it is clear that ascorbic acid is effective when there are iron ions (Fe

2+

) in the 

AMEA Botanika İnstitutunun elmi əsərləri, 2012- ci il, XXXII cild 

 

 

system.  Thus  after  neutralising  the  iron  in  the  homogenate  by  advance  application  of  KCN, 

even the highest concentration of ascorbic acid (10

-2 

M) does not function as an antioxidant. 

We may conclude that ascorbic acid is a very strong reducer, but not a real antioxidant. Our 

results coincide totally with those obtained by Y.A.Vladimirov and his colleagues [in 1959]. 

Thus  researchers  have,  for  many  years,  wrongly  believed  ascorbic  acid  to  be  a  strong 

antioxidant.  

As is known, both iron proteids and iron in non-hemin form are always present in homogenate 

taken  from  germinating  plants.  Y.A.Vladimirov  [1966]  showed  that  ascorbic  acid  in  the 

system  changes  a  three  valence  iron  (Fe

3+

)  into  a  two  valence  iron  (Fe

2+

).  Two  valence 

(reduced) iron ions take part in chain reactions of oxidation like real antioxidants. Apart from 

ascorbic  acid,  there  are  many  reduced  substances  in  the  homogenate:  cysteine,  glutathione, 

nicotine acid, pyroxatexine etc. As a whole, they define the antioxidation activity of a cell.  

The  antioxidation  effect  of  iron  (Fe

2+

)  in  plant  seeds  is  explained  by  its  reactions  with 

peroxide-type  compounds.  Two  reactions  may  be  observed  between  iron  ions  and  peroxide 

compounds. However, the reactions produce opposite results. That is to say, iron accelerates 

the chain oxidation of lipids and other compounds but causes a division of chain reactions in 

reaction with hydro-peroxides formed by induction by hydrogen peroxide. A two valence iron 

weakens chain oxidation and acts as an antioxidant by triggering a reaction with free radicals 

that lead chain reactions.  

ROOH+Fe

2+ 

RO·+OH·+Fe

3+ 

In  this  case,  the  process  has  an  autocatalytic  character.  This  means  the  first  introduction  of 

hydrogen  peroxide  into  the  system  causes  an  intensification  of  high  amplitude 

chemiluminescence. This effect may be observed in liquid and alcohol homogenate fractions 

and is limited by the quantity of free hydro-peroxides that have not been divided during the 

reaction and two valence iron or other metal ions with changeable valence.   

From these experiments, we concluded that under the influence of salts (NaCl, Na

2

SO

4

, 

Na

2

CO

3, 

KCl, MgCl

2 

etc.)   the 

 ratio increases in plant seeds and the t

ip

 is greatly reduced.     

A reduction of antioxidation activity in seeds may be explained by the increased potential for 

oxidation  in  salty  conditions.  As  is  clear,  in  acutely  accelerated  conditions  of  oxidation 

processes, reduced antioxidants are also rapidly consumed.  

We  conducted  several  further  experiments  with  iso-osmotic  solutions  of  mannitol  (osmotic 

factor),  NaCl  and  Na

2

SO

4

  to  substantiate  our  findings.  Solutions  of  mannitol  and  salts  at 

equivalents of 2.27 and 8.42 atmospheres were used.  

As  may  be  seen,  the  intensity  of  inductive  radiation  in  the  solutions  equivalent  to  8.42 

atmospheres is much less than in the control (water) crops. It was determined that the value of 

t

ip 

in solutions with mannitol at 8.42 atmospheres equivalent is much greater than in the salt 

variants. And this is related to the influence of the ions in specific salts.  

One  finding  of  our  experiments  is  that  the  amplitude  of  inductive  chemiluminescence  in 

liquid fractions of homogenate is always greater than in alcohol fractions. This occurrence is 

true for all plant groups (glycophyte and halophyte). It proves that there are more compounds 

of reduced and antioxidant nature in liquid fractions than in alcohol fractions.  

Thus,  it  is  proved  that  the  acceleration  of  chain  oxidation  processes  in  plant  seeds  by  the 

presence of salts severely reduces antioxidation activity.  

 

 

 

 

References 

7.

 

Владимиров  Ю.А.,  Литвин  Ф.Ф.  Исследование  сверхслабых  свечений  в 

биологических  системах.  Биофизика,  М.,  1959,  вып.5,  №4,  с.101  (Vladimirov 

AMEA Botanika İnstitutunun elmi əsərləri, 2012- ci il, XXXII cild 

 

 

Y.A., Litvin F.F. An Investigation of Ultra-weak Luminescence in Biological Systems. 

Biophysics, M.,1959, 5

th

 edition, No.4, p.101) 

8.

 

Владимиров  Ю.А.  Сверхслабые  свечения  при  биохимических  реакциях.М., 

Наука,  1966,  с.148  (Vladimirov  Y.A.  Ultra-weak  Luminescence  in  Biochemical 

Reactions. M., Nauka, 1966, p.148) 

9.

 

Касумов  Н.А.  О  биофизическом  механизме  солевой  интоксикации 

растительного  организма.  Тез.Докл.  XII  Междунар.  Ботан.  конгресса,  Л.,1975, 

с.123  (Kasumov  N.A.  On  the  Biophysical  Mechanism  of  Salt  Intoxication  of  Plant 

Organisms. Paper thesis of the XII International Botany Congress, L.,1975, p.123) 

10.

 

Сапежинский  И.И.,  Силаев  Ю.В.  Возникновение  свечения  при  действии  на 

сывороточный альбумин ледяной уксусной кислоты. В сб.: Биолюминесценция, 

Тр.МОИП, Л., Наука, 1965, с.21-117 (Sapejinsky I.I., Silayev Y.V. The Occurrence 

of  Luminescence  under  the  Action  of  Serum  Albumin  with  Glacial  Acetic  Acid.  In 

Coll.:  The  Bioluminescence,  Proceedings  of  the  Moscow  Society  of  Investigators  of 

Nature, L., Nauka, 1965, pp.21-117) 

11.

 

Colli  L.,  Faccuni  U.,  Rossi  A.  1954.  Study  of  RGA  5819  and  ELM  6260  Photo 

Amplifiers as Individual Photon Counters. Nivo cimento, vol.11, p.28 

12.

 

Строгонов  Б.П.  Метаболизм  растений  в  условиях  засоления.  М.,  Наука,  1973, 

с.51  (Strogonov  B.P.  Plant  Metabolism  in  Conditions  of  Salinization.  M.,  Nauka, 

1973, p.51) 

 

Xülasə 

DUZLARIN BİTKİLƏRDƏ ANTİOKSİDLƏŞDİRİCİ AKTİVLİYƏ TƏSİRİ 

Abduyeva-İsmayılova S.M. 

 

Duzların  (NaCl,  Na

2

SO

4

)  qlikofit  və  halofitlərin  oksidləşdirici  proseslərinə  və 

antioksidləşdirici aktivliyinə təsiri öyrənilmişdir.  

Müəyyən  edilmişdir  ki,  duzların  təsiri  altında  oksidləşdirici  proseslərin  intensivliyinin 

kəskin artması bitki  toxumalarında antioksidantların sürətli  sərfiyyatına  və antioksidləşdirici 

aktivliyin azalmasına gətirib çıxarır.  

 

Аннотация 

Абдуева-Исмаилова С.А. 

 

      Изучено  влияние  солей  (NaCl,  Na

2

SO

4

)  на  окислительные  процессы  и   

антиокислительную активность у глико - и галофитов.  

Было  выяснено  что,  резкое  увеличение  интенсивности    окислительных 

процессов  под  действием  солей  приводит  к  ускоренному  расходованию 

антиоксидантов и уменьшению антиокислительной активности в растительных тканях.  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

AMEA Botanika İnstitutunun elmi əsərləri, 2012- ci il, XXXII cild 

 

 

 

İNTRODUKSİYA 

 

 

УДК 634.741:631.525 

 

ФЕНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ВИДОВ ИРГИ (AMELIANCHER 

MEDIK.) ИНТРОДУЦИРОВАННЫХ НА АБШЕРОНЕ 

 

Наджафова Дж.Н. 

ЦБС НАН Азербайджана, Баку, Азербайджан 

Е-mail: [e-mail]  [e-mail]  

 

В  статье    впервые  изучены  фенологические  группы  и  продолжительность 

вегетации интродуцированных 10 видов ирги на Абшероне. 

 

Ключевые  слова:  ирга,  фенология,  почка,  фенологические  спектры,  фаза, 

вегетация 

 

 

Наблюдения  над  фенологическими  особенностями    растений  имеют  важное 

научное  и  практическое  значение  в  выявлении  различий  между  морфологически 

близкими видами и формами, при использовании их для озеленения, лесоразведения в 

плодоводстве, а также для оценки успешности их интродукции. 

 

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 

На  Абшеронском  полуострове  до  наших  исследований  подобные  работы  с 

видами  ирги  не  осуществлялись.(1,2)  Учитывая  выше  сказонные  нами  проводились 

фенологические  наблюдения  над  10  интродуцированными  видами  ирги  (ирга 

азиатская-Amelianchier  asiatica  (Sieb.et  Zucc.)  Endl.,  и.канадская-  A.  Canadensis  (L.) 

Medik.,  и.кололсистая-A.spicata  (Lam.)  C.Koch,  и.кроваво-красная-  A.sanguinea  (Prush) 

DC.,и.круглолистная  -A.rotundifolia  (Lam.)  Dum.-Cours.,  и.низкая-  A.humilis  Weig., 

и.обильноцветущая-  A.florida  Lindl.,  и.обратнояйцевидная-  A.obovalis  (Michx.)  Ashe, 

и.овальная-A. ovalis Medik., и. ольхолистная- A. alnifolia Nutt.) в сухих субтропических 

условиях  Абшерона.  Фенологические  наблюдения  проводились  согласно  методике, 

разработанной в Главном Ботаническом Сада, в течение всего вегетационного периода 

по следующим фазам развития: начало набухания почек, начало развертывания почек, 

начало  распускания  листьев  через  каждые  2-3  дня,  а  весной  и  в  разгар  сезона  через 

день. (3) 

 

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЯ 

По  срокам  начала  и  окончания  вегетационного  периода  определились  три 

фенологические группы (Рис.1).            

 

AMEA Botanika İnstitutunun elmi əsərləri, 2012- ci il, XXXII cild 

 

 

 

 

1.Виды рано начинающие вегетацию и поздно (26.II , 6.III ) ее заканчивающие ее 

рано  (12.ХI  ,  17.XI  )  –  РП.  В  эту  группы  входят  и.  канадская  и  и.  ольхолистная. 

Продолжительность их вегетации составляет 251-264 ней.  

2.  Виды  начинающие  вегетацию  поздно  (17.III  )  ,  но  заканчивающие  ее  рано 

(14.X)  –  ПР.  К  этой  группе  относится  и.  обильноцветущая.  Продолжительность 

вегетации этого вида 211 дней. 

3.  Виды  поздно  начинающие  (  11.III  –  17.III)  и  поздно  заканчивающие  (5.XI  – 

17.XI  )  –  ПП  –  вегетационный  период.  Сюда  входят  :  и.  азиатская,  и.колосистая, 

и.кроваво-красная,  и.  круглолистная,  и.  низкая  и  и.обратнояйцевидная,  и.  овальная. 

Продолжительность их вегетации составляет 234-250 дней. 

У  видов  группы  РП    набухание  вегетативных  почек  начинается  в  середине 

третьей  декады  февраля,  когда  средняя  месячная  температура  воздуха  –  4,6 



С  и 

продолжается  до  середины  первой  декады  марта  (6.III  )  .  В  пределах  группы  раньше, 

чем, у других, это фаза наблюдается у и. ольхолистной (26.II) , а позже у и. канадской 

(6.III ) , когда средняя месячная температура достигает 7,0



С. Фаза раскрывания почек 

наступает  у  этих  видов  в  первой  декаде  апреля  (2.IV,  9.IV  )  :  раньше  –  у  и. 

ольхолистной  (  2.IV),  а  позднее  –  у  и.  канадской  (9.IV  ).  Фаза  распускания  листьев 

наблюдается в начале второй декады апреля (12.IV – 13.IV ) , продолжается в течение 

5-6 дней и заканчивается в конце второй декады апреля ( 17.IV , 19.IV ), когда средняя 

месячная температура воздуха достигает 11,9



С. У видов этой группы начало осеннего 

AMEA Botanika İnstitutunun elmi əsərləri, 2012- ci il, XXXII cild 

 

 

расцвечивания  листьев  наступает  в  середине  второй  декады  сентября  (14.IX  ,  16.IX  ), 

когда  средняя  месячная  температура  воздуха  составляет  21,6



С,  а  полное 

расцвечивание  происходит  во  второй  половине  октября  (19.X  ,  26.X  )  ,  при  средней 

температуре  воздуха  15,6



  С  .  У  и.  ольхолистной  полное  расцвечивание  происходит 

несколько  раньше  (19.X  )  ,  чем  у  и.  канадской  (26.X)  .  Фаза  листопада  также 

наблюдается во второй половине октября (18.Х, 25.Х) . ранний листопад в этой группе 

наблюдается у и. канадской ( 18.Х) . Массовый листопад начинается в середине третьей 

декады  октября  и  продолжается  19  дней  при  температуре  15,6



С-11,0



С.  Раньше 

опадают  листья  у  и.  канадской  (23.Х),  а  затем  и  у  и.  ольхолистной  (28.Х). 

Продолжительность вегетации у видов этой группы составляет 251-264 дней. 

Набухание почек у и. обильноцветущей из группы ПР наблюдается, в основном, 

во второй декаде марта 17. III, когда средняя месячная температура воздуха -7,0



С .  

Раньше всех этот процесс наблюдается у и.обратнояйцевидной (11. III) , а позже 

у и. колосистой и и.кроваво-красной (17. III) , у остальных видов наступает с 12 по 16. 

III.  Раскрывание  почек  начинается  в  середине  третьей  декады  марта  (26.  III)  и 

продолжается  до  начала  второй  декады  апреля  (7.  IV)  .  При  этом  раньше  всех  почки 

раскрываются  у  и.  низкой    (26.  III)  ,  а  позже  у  и.  колосистой  (7.  IV).  Начало 

распускания листьев происходит с 4.IV по 20.IV , при средней месячной температуре 

воздуха -11,9



С . Раньше, чем у других видов распускаются листья у и. низкой (4. IV) , 

а  позже  у  и.  круглолистной  (20.IV).  Полное  облиствление  у  видов  этой  группы 

происходит, в основном, в последние две декады апреля (13.IV-22.IV) ; раньше это фаза 

наблюдается  у  и.  азиатской  (13.  IV),  а  позже  у  и.  кроваво-красной  и  и.круглолистной 

(22.IV)  .  Фаза  осеннего  расцвечивания  листьев  у  этой  группы  начинается  во  второй 

декаде  сентября  (11.IХ-23.IХ)  ,  при  средней  месячной  температуре  воздуха  21,6



С. 

Ранее  расцвечивание  наблюдается  у  и.  азиатской  (11.  IХ)  ,  а  позднее  у  и.  колосистой 

(23. IХ) . Полное расцвечивание листьев происходит в середине второй декады октября 

(16.Х)  и  продолжается  до  первой  декады  ноября  (8.  ХI)  при  средней  месячной 

температуре воздуха 6,4



С – раньше у и. азиатской (16.Х) , а позже у и. овальной (8. ХI)  

Начало листопада у этих видов приурочено к первой декаде октября-ноября (3.Х-6. ХI) 

и  продолжается  почти  до  конца  второй  декады  ноября  (17.  ХI)  .  При  этом,  ранее 

опадение  листьев  наблюдается  у  и.  круглолистной  (3.Х)  ,  а  самое  позднее  –  у3  и. 

овальной  (6.  ХI)  .  Массовый  листопад  происходит  во  второй  декаде  октября  (15.Х)  и 

продолжается  до  конца  второй  декады  ноября  (10.  ХI)  .  Продолжительность 

вегетационного периода у видов этой группы составляет 234-250 дней.