РЕЗЮМЕ
ВЛИЯНИЕ УСЛОВИЙ ЗАСУХИ НА СОДЕРЖАНИЕ ПРОЛИНА И УГЛЕВОДОВ
В РАЗЛИЧНЫХ СОРТАХ ЯБЛОНЕВЫХ ДЕРЕВЬЕВ
* Ализадех А., **Али-заде В., **Халилова Х.
*Центр сельскохозяйственных исследований Западного Азербайджана Иранской
Исламской Республики
**Институт Ботаники Азербайдджанской Национальной Академии Наук
Исследовано действие засухи на содержание пролина и растворимых углеводов
в листьях и побегах карликовых яблонь Иранских (Gami Alması, Azayiş) и зарубежных
(Мalling 9, Мalling Merton106) сортов, а также контрольных растений, выращенных из
семян. Результаты показывают повышение содержания пролина и углеводов в листьях
всех сортов при средней и сильной засухе, особенно в черенках, выращенных из семян
сортов Gami alması, Мalling 9.
Ключевые слова: засуха, стресс, яблоня, карликовые яблоневые сорта, пролин,
углеводы
SUMMARY
EFFECT OF DROUGHT STRESS ON PROLINE AND CARBOHYDRATES
CONTENT OF DIFFERENT KINDS OF APPLE TREES
* Alizadeh A., **Ali-zade V., **Khalilova Kh.
*West Azerbaijan Agriculture research center of Iran
**Institute of Botany of ANAS
The effect of drought stress on proline and soluble carbohydrates content in apple dwarf
rootstocks of Iranian (Gami Alması, Azayiş) and foreign (Мalling 9, Мalling Merton106)
kinds, and also in leaves and shoots of ones kinds, growing up from seeds, were studied. It
was concluded that among experinced plants the seedlings, growing up from seeds of Gami
Alması and Мalling 9 kinds are most resistant.
Keywords: drought, stress, apple, dwarf rootstocks, proline, carbohydrates
AMEA Botanika İnstitutunun elmi əsərləri, 2012- ci il, XXXII cild
UOT 581. 19
NA-IZOKATIONLU DUZ MƏHLULLARININ BUĞDA TOXUMLARININ
CÜCƏRMƏSI, KÖKLƏRININ BÖYÜMƏSI VƏ SITOPLAZMATIK QLÜKOZO-6-
FOSFATDEHIDROGENAZA FERMENTININ AKTIVLIYINƏ TƏSIRI
Məmmədov Z.M., Abdiyev V.B., Mirzəyeva B.Q.
Bakı Dövlət Universiteti
Na-izokationlu duz məhlullarının buğda bitkisi (Triticum aestivum, sort bərəkətli)
toxumlarının cücərməsinə, köklərinin inkişafına və bununla əlaqədar, hüceyrələrin
reduksiyaedici potensialının formalaşmasında və bitkilərdə mühitin ekstremal şəraitinə qarşı
uyğunlaşması və müdafiəsində mühüm rol oynayan, pentozofosfat siklinin əsas və requlyator
fermenti sayılan qlükozo-6-fosfatdehirogenazanın (G6PDH) aktivlik dinamikasında baş verən
dəyişikliklər öyrənilmişdir. Müəyyən edilmişdir ki, Na-izokationlu duz məhlulları buğda
toxumlarının cücərməsi və köklərinin inkişafına neqativ təsir göstərir. Duzların bu proseslərə
təsir effekti onların anion təbiətlərindən asılı olaraq duzların NaCI< Na
2
SO
4
< NaHCO
3
<
Na
2
CO
3
ardıcıllığına uyğun şəkildə güclənmişdir. Duz məhlullarının kiçik qatılıqları ilə
yaradılan mülayim stress şəraiti sitoplazmatik G6PDH fermentinin aktivliyi əhəmiyyətli
dərəcədə pozitiv, yüksək qatılıqları ilə yaradılan kəskin stress şəraiti isə neqativ stimulyasiya
etmişdir. G6PDH fermentin aktivliyinin artmasının cücərtilərin stress faktoruna
uyğunlaşması və ekstremal şəraitin yaratdığı fəsadlarının aradan qaldırılmasına yönələn
müdafiə reaksiyası ilə bağlı olduğu haqda mülahizələr irəli sürülür.
Açar sözlər: duzluluq stressi, buğda cücərtiləri, qlükozo-6-fosfatdehidrogenaza.
Bitkilərin normal böyümə və inkişafına kəskin təsir göstərən əsas ekstremal
faktorlardan biri ətraf mühitin duzluluğu nəticəsində yaradılan stress şəraitidir. Dünya
miqyasında şoranlaşmış torpaq sahələri kənd təsərrüfatı üçün istifadə olunan torpaq
sahələrinin əhəmiyyətli dərəcədə böyük bir hissəsini təşkil edir və onun payına düşən hissə
ildən ilə artır, bu isə, yüksək və keyfiyyətli məhsul almaqda ciddi problemlər yaradır (1).
Duz ionlarının normadan artıq olması bitki hüceyrələrinə zədələyici və toksiki təsir
göstərir. Duzların təsir effekti bitkilərdə bir çox fizioloji və biokimyəvi proseslərin həyata
keçirilməsinin çətinləşməsində və onların normal gedişinin pozulmasında özünü büruzə verir
(2). Digər stress vəziyyətlərində olduğu kimi, bu halda da ətraf mühitin ekstremal faktorlarına
qarşı təkamül prosesinin gedişində yaranmış müdafiə sistemi işə düşür və bitki orqanizminə
bu faktorların neqativ təsirinə qarşı mübarizə aparılır. Son illərdə aparılan tədqiqatlar
nəticəsində müəyyənləşdirilmişdir ki, stressyaradıcı faktorların təbiətindən asılı olmayaraq
bitkilərin ekstremal şəraitə uyğunlaşması və ya onun təsirinin aradan qaldırılması orqanizmin
müdafiə sisteminin müəyyən komponentlərinin aktivləşməsinə gətirib çıxarır (3) və bu
sistemin öz funksiyasını yerinə yetirməsi hüceyrənin reduksiyaedici potensialının əsas tərkib
hissəsi sayılın NADPH-ın istifadə olunması ilə müşayiət edilir. Bitki və heyvan
orqanizmlərdə reduksiyaedici potensialın formalaşmasında mühüm rol oynayan fermentlərdən
biri qlükozo-6-fosfatdehidrogenaza (Q6PDH, EC 1.1.1.49) fermenti sayılır (4).
Q6PDH fermenti canlı aləmdə, o cümlədən də, bitkilərdə geniş yayılmış fermentlər
sırasına daxildir. O qlükozanın parçalanmasının ən qədim yollarından biri kimi fəaliyyət
göstərən pentozofosfat (PF) siklinin əsas və tənzimləyici fermenti hesab olunur (5). Onun
katalitik təsiri sayəsində qlükozo-6-fosfat oksidləşərək 6-fosfoqlükonolaktona çevrilir və
reaksiyanın gedişində NADPH formalaşır. Reaksiya nəticəsində əmələ gəlmiş 6-
AMEA Botanika İnstitutunun elmi əsərləri, 2012- ci il, XXXII cild
fosfoqlükonolaktona siklin sonrakı mərhələsində 6-fosfoqlükonolaktonatdehidrogenaza
fermentinin katalitik təsirinə məruz qalaraq yenidən oksidləşir və ikinci bir NADPH
molekulunu əmələ gətirir. Yəni, hər bir qlükoza molekulunun PF siklində oksidləşməsindən
iki molekul NADPH alınır. PF siklinin oksidləşdirici mərhələsinin komponentlərini təşkil
edən fermentlər sırasında Q6PDH həlledici rol oynayır və ümumiyyətlə siklin işləmə sürəti
onun fəaliyyəti ilə müəyyən olunur.
Ali bitkilərdə Q6PDH fermenti hüceyrənin iki kopartmentində- sitozolda və
plastidlərdə lokalizə olunmuşdur (6). Sitozol formanın aktivliyi plastid formanın aktivliyinə
nisbətən daha yüksək olub hüceyrənin reduksiyaedici potensialının formalaşmasında daha
mühüm rol oynayır (7,8). Təqdim olunmuş tədqiqat işi NaCl, Na
2
SO
4
, NaHCO
3
və
NaCO
3
duzlarının müxtəlif qatılıqlarının buğda toxumlarında cücərmə, kök sisteminin inkişafı və
bununla əlaqədar, Q6PDH fermentinin sitozol formasının aktivlik dinamikasına təsirinin
araşdırılmasına həsr olunmuşdur. Tədqiqatlarda əsas məqsəd bu duzlar tərəfindən yaradılan
stress vəziyyətində fermentin katalitik fəaliyyətini izləmək və onun bu prosesin neqativ
təsirinin aradan qaldırılmasında iştirakı haqda müəyyən informasiyalar əldə etməkdən ibarət
olmuşdur.
TƏDQIQATIN MATERIAL VƏ METODLARI
Təcrübələr buğda (Triticum aestivum, sort bərəkətli) toxumları üzərində aparılmışdır.
Toxumlar 24 saat müddətində duz məhlullarında isladıldıqdan sonra xüsusi kamerada, normal
aerasiya şəraitində, 25
o
C-də Hoqland məhlulunda becərilmişdir. Təcrübi variantlara lazım
olan qatılıqları almaq üçün müvafiq duzlar əlavə edilmişdir. Q6PDH preparatını Esposito
tərəfindən istifadə edilmiş metoda uyğun olaraq hazırlanmış (8), onun aktivliyi isə
təmizlənməmiş ekstraktda spektrofotometrik yolla, 340 nm dalğa uzunluğunda, NADP-in
reduksiya olunma sürətinə əsasən təyin edilmişdir (8). Aktivliyin ölçülməsi tərkibində 1 mM
MgCl
2
, 0,2 mM qlükoza-6-fosfat, 0,1 mM NADPH və pH-ı 8,1 olan Tris-HCl buferində
aparılmışdır. Fermentin aktivliyi nmol NADPH/dəq/mq zülal-la ifadə olunmuş, zülalın
miqdarı Bredforda görə təyin edilmişdir (9). Alınmış nəticələr statistik cəhətdən işlənmiş,
onların dəqiqlik göstəricisi 3 %-dən çox olmamışdır. Nəticələrin təqdimatını sadələşdirmək
məqsədi ilə cədvəldə kənarlaşmaların qiymətləri göstərilməmişdir.
NƏTICƏLƏR VƏ ONLARIN MÜZAKIRƏSI
Aşağıda təqdim olunmuş cədvəldə NaCl, Na
2
SO
4
,
NaHCO
3
və Na
2
CO
3
izokation
duzlarının müxtəlif qatılıqlarının 7 günlük inkubasiya müddətində buğda toxumlarının
cücərməsi, köklərinin böyüməsi və onların G6PDH fermentinin sitoplazmatik formasının
aktivliyinə təsiri göstərilmişdir.
24 saatlıq bir müddət ərzində müxtəlif məhlullarda isladılmış buğda toxumları şişmə
prosesinə məruz qaldıqdan sonra eksperimentlərin ikinci günündən başlayaraq cücərməyə
başlamışdır. Müxtəlif duz məhlulları bu prosesin gedişinə özlərinin təbiətindən və
qatılıqlarından asılı olaraq müxtəlif dərəcədə neqativ təsir göstərmişdir (cədvəl 1).
Cədvəl 1
NaCI, Na
2
SO
4
, Na
2
HCO
3
və Na
2
CO
3
məhlullarının buğda toxumlarının cücərməsi,
köklərinin böyüməsi və sitoplazmatik G6PDH fermentinin aktivliyinə təsiri
Variantlar
Cücərmə
Faizi
Köklərin inkişafı (sm-lə)
G6PDH aktivliyi
4 gün
5 gün 6 gün 7 gün
4 gün 5 gün 6 gün 7 gün
Kontrol
85
3.1
4.3
7.6
10.1
163
150
138
137
NaCI
25 mM
50 mM
75 mM
100 mM
72
67
48
29
2.2
1.7
1.2
0.9
3.5
3.1
1.7
1.3
6.9
4.2
2.6
1.4
8.7
4.6
2.9
1.5
186
211
240
238
170
210
208
181
164
183
180
156
161
156
131
104
AMEA Botanika İnstitutunun elmi əsərləri, 2012- ci il, XXXII cild
Na
2
SO
4
25 mM
50 mM
75 mM
75
71
32
2.0
1.5
1.0
3.2
2.9
1.8
6.3
3.9
2.3
8.3
4.2
2.6
190
221
156
177
222
133
167
170
113
163
159
101
NaHCO
3
25 mM
50 mM
75 mM
68
49
22
1.8
1.3
0.9
2.9
2.2
1.3
5.0
2.8
1.5
6.7
3.3
1.6
191
176
155
160
141
114
161
110
97
151
92
88
Na
2
CO
3
25 mM
50 mM
75 mM
62
41
11
1.6
1.1
0.7
2.7
1.7
0.9
4.6
2.1
1.0
6.1
2.5
1.1
188
138
130
165
125
102
159
91
83
156
82
71
* Dəqiqlik göstəricisi 3 %-dən aşağı olmuşdur
Bir qayda olaraq, cücərmə faizi ilə duz məhlullarının qatılıqları arasında əks
korrelyativ asılılıq müşahidə olunmuşdur. Sınaqdan çıxarılan duz məhlulları arasında
toxumların cücərməsi prosesinə ekvimolyar qatılıqda nisbətən zəif ingibirləşdirici təsir
göstərəni NaCI, daha kəskin təsir göstərəni isə Na
2
CO3 duzu olmuşdur. Bundan əlavə, NaCI
duzu məhlulunun yüksək qatılığında (100 mM) toxumların cücərmə faizinin kəskin azalaraq
kontrola nisbətən üç dəfədən də bir az çox aşağı düşməsinə baxmayaraq, toxumların bir qismi
öz həyatilik qabiliyyətini saxlayaraq cücərmiş, lakin digər duz məhlullarının analoji
qatılıqlarında bu prosesi müşahidə etmək mümkün olmamışdır. Duz stressi şəraitində bəzi
toxumların cücərmək qabiliyyətini saxlaya bilməsi, digərlərinin isə onu itirməsi, görünür ki,
toxumların yetişməsi dövründə onların ekstremal şəraitə qarşı müdafiə sisteminin
komponentlərinin formalaşmasındakı fərqlə bağlıdır. Müdafiə sistemləri daha təkmil olan
toxumlar həyatilik qabiliyyətini nisbətən mülayim ekstremal şəraitdə saxlaya bildikləri halda,
müdafiə sistemləri zəif olanlar məhv olurlar.
Duz məhlulları buğda cücərtilərinin kök sisteminin inkişafına da mənfi təsir
göstərmişlər. Cücərmə prosesində olduğu kimi, bu halda da, birincisi, tətbiq edilən duzların
qatılıqları ilə köklərin böyümə intensivliyi arasında tərs mütənasiblik müşahidə edilmiş,
ikincisi, duzların köklərin böyümə surətinə təsir dərəcəsinin xarakteri onların cücərmə
prosesinə təsir xarakteri ilə faktiki olaraq üst-üstə düşmüşdür.
NaCI və Na
2
SO
4
duz məhlulları buğda cücərtilərinin kök sisteminin inkişafına təsir
göstərdikləri effektə görə, demək olar ki, bir-birinə müqayisə olunacaq dərəcədə yaxın
olmuşlar. Na
2
SO
4
duzu məlulunun buğda cücərtilərinin əsas kökün böyümə surətinə
ingibirləşdirici təsirinin NaCI duzu məhluluna nisbətən daha güclü olmasına baxmayaraq,
onların müvafiq qatlıqlarının bu göstəriciyə olan təsir effektləri arasındakı fərq 4 %-dən
yüksək olmamışdır. Məsələn, əgər 25 mM qatılıqda NaCI duzunun köklərin inkişaf surətinə
ləngidici təsiri 7 günlük inkubasiya müddətindən sonra kontrol varianta nisbətən 13.9 %, 75
mM qatılıqda isə 71.3 % təşkil etmişsə, Na
2
SO
4
variantında bu rəqəmlər müvafiq olaraq 17.8
% və 74.3 %-ə bərabər olmuşdur.
Buğda cücərtiləri köklərinin inkişafına neqativ təsirin göstərməsinə görə sınaqdan
çıxarılmış duz məhlulları içərisində NaHCO
3
və Na
2
CO
3
duzları xüsusilə fərqlənmişlər. Özü
də, ekvimolyar qatılıqlarda Na
2
CO
3
duzunun toksikilik dərəcəsi NaHCO
3
duzunun toksikilik
dərəcəsindən nəzərəçarpacaq dərəcədə yüksək olmuşdur.
Duz məhlullarının buğda toxumlarının cücərmə və inkişafına təsiri özünü
oksidləşdirici pentozofosfat siklinin əsas və requlyator fermenti sayılan Q6PDH fermentinin
aktivliyi səviyyəsində də büruzə vermişdir. Duzlar tərəfindən yaradılan nisbətən mülayim
stress şəraitində fermentin aktivliyi nəzərəçarpacaq dərəcədə pozitiv, kəskin stress şəraitində
isə neqativ stimulyasiyaya məruz qalmışdır.
AMEA Botanika İnstitutunun elmi əsərləri, 2012- ci il, XXXII cild
Kontrol variantda Q6PDH fermentinin aktivliyi becərilmə müddəti ilə əlaqədar
tədricən azalmağa doğru meylliliklə xarakterizə olunmuş, 7 günlük cücərtilərin köklərində 4
günlük cücərtilərin köklərindəki aktivlikdən faktiki olaraq 85.9 %-i qalmışdır. NaCI duzu
cücərmə prosesinin 4-6 günlərində bütün qatılıqlarda fermentin aktivliyini kontrol variantın
müvafiq günlərinə nisbətən əhəmiyyətli dərəcədə stimulyasiya etmişdir. Ən yüksək
stimulyasiya effekti becərmənin 4-cü günü müşahidə edilmişdir. 7 günlük cücərtilərdə duz
məhlulunun aşağı qatılıqları (25, 50 mM) stimulyasiya effekti, yuxarı qatılıqları (75, 100 mM)
isə ingibirləşdirilmə effekti ilə müşayiət olunmuşdur.
Na
2
SO
4
duzunun aşağı qatılıqları (25, 50 mM) Q6PDH fermentinin aktivliyini
becərilmə müddətinin bütün dövrlərində stimulyasiya etmiş və onun stimulyasiya effekti
becərilmənin ilk dövrlərində NaCI duzunun stimulyasiya effektinə nəzərən, az da olsa, güclü
olmuşdur. Na
2
SO
4
duzunun nisbətən yüksək qatılığı (75 mM) isə Q6PDH fermentinin
aktivliyinə inkubasiyanın bütün dövrlərində nəzərəçarpacaq dərəcədə ingibirləşdirici təsir
göstərmişdir. Məsələn, 7 günlük cücərtilərdə bu fərq kontrol variantla müqayisədə 25.7 %
təşkil etmişdir.
NaHCO
3
və Na
2
CO
3
duzlarının məhlulları Q6PDH fermentin aktivliyini yalnız aşağı
(25 mM) qatılıqda stimullaşdırmış, digər qatılıqlarda (50, 75 mM) isə, əksinə,
ingibirləşdirmişdir. Analoji qatılıqlarda onların fermentin aktivliyini ingibirləşdirmə effekti
Na
2
CO
3
duzu məhlulunda NaHCO
3
duzu məhluluna nisbətən daha yüksək olmuşdur.
Beləliklə, NaCI, Na
2
SO
4
, NaHCO
3
və Na
2
CO
3
izokationlu duz məhlulları buğda
toxumlarının cücərməsi və köklərinin inkişafına neqativ təsir göstərir. Sadalanan duzların bu
proseslərə təsir effektinin intensivliyi onların anion təbiətlərindən asılı olaraq duzların
yuxarıda təqdim olunmuş sırasında NaCI duzundan Na
2
CO
3
duzuna doğru keçidə uyğun
olaraq güclənir. Duz məhlullarının nisbətən kiçik qatılıqları ilə yaradılan mülayim stress
şəraiti sitoplazmatik G6PDH fermentinin aktivliyini əhəmiyyətli dərəcədə pozitiv
stimulyasiya edir, kəskin stress şəraiti isə ingibirləşdirilir. Ola bilsin ki, fermentin aktivliyinin
artması cücərtilərin stress faktoruna uyğunlaşması və ekstremal şəraitin yaratdığı fəsadlarının
aradan qaldırılmasına yönələn müdafiə reaksiyası ilə bağlıdır.
ƏDƏBIYYAT
1. Bohnert, H.J. and Jensen, R.G. Metabolic engineering for increased salt tolerance: the next
step. Aust. J. Plant Physiol., 1996, 23: 661–667.
2. Gosset, D.R., Banks, S.W., Millhollon, E.P. and Lucas, M.C. Antioxidant response to NaCl
stress in a control and an NaCl-tolerant cotton cell line grown in the presence of paraquat,
buthionine sulfoximine, and exogenous glutathione. Plant Physiol., 1996, 112: 803–809.
3. Savoureґ , A., Thorin, D., Davey, M., Hua, X.J., Mauro, S., Van, M.M., Inzeґ , D. and
Verbruggen, N. NaCl and CuSO
4
treatments trigger distinct oxidative defense mechanism in
Nicotiana plumbaginifolia L. Plant Cell Environ., 1999, 22: 387–396.
4. Liu Y., Wu R., Wan Q., Xie G., Bi Y. Glucose-6-Phosphate Dehydrogenase Plays a
Pivotal Role in Nitric Oxide-Involved Defense Against Oxidative Stress Under Salt Stress in
Red Kidney Bean Roots. Plant Cell Physiol., 2007, 48(3): 511–522
5. Мамедов З.М. Регуляция активности глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы растений //
Вестник Бакинского Государственного Университета, серия естественных наук, 2008,
№ 4, с. 91-99
6. Мамедов З.М., Кулиев А.А., Гюльахмедов С.Г., Салькова Е.Г. Внутриклеточная
локализация и молекулярные формы глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы плодов яблони //
Прикладная биохимия и микробиология, 1993, том 29, № 3, с. 449-454
AMEA Botanika İnstitutunun elmi əsərləri, 2012- ci il, XXXII cild
7. Heerden P., Villiers M., Staden J., Kruger G. Dark chilling increases glucose-6-phosphate
dehydrogenase activity in soybean leaves. Physiologia Plantarum, 2003, 119: 221-230
8. Esposito S, Guerriero G, Vona V, Di Martino Rigano V, Carfagna S, Rigano C. Glucose-6-
phosphate dehydrogenase in barley roots: kinetic properties and localisation of the isoforms.
Planta., 2006, 223(4):796-804.
9. Bradford M. A rapid sensitive method for the quantitation of microgram quantities of
protein utilizing the principle of protein-dye binding // Anal. Biochem., 1976, 72: 248-254.
РЕЗЮМЕ
ВЛИЯНИЕ РАСТВОРОВ ИЗОКАТИОН NA НА ПРОРАСТАНИЕ, РОСТ КОРНЕЙ
И АКТИВНОСТЬ ГЛЮКОЗО-6-ФОСФАТДЕГИДРОГЕНАЗЫ СЕМЯН
ПШЕНИЦЫ
Мамедов З.М., Абдуев В.Б., Мирзоева Б.Г.
Бакинский Государственный Университет
Изучено влияние изокатионов Na на прорастание, рост корней семян пшеницы
(Triticum aestivum), а также на изменение динамики активности глюкозо-6-
фосфатдегидрогеназы (Г6ФДГ), которая считается основным и регуляторным
ферментом пентозофосфатного цикла. Этот фермент играет важную роль в
формировании восстановительного потенциала клеток, в приспособлении и защите
растений от влияния экстремальных условий окружающей среды. Установлено, что
растворы изокатионов Na отрицательно влияют на рост и развитие корней семян
пшеницы. Влияние солей Na на эти процессы зависит от их анионной природы и
увеличивается в следующем порядке: NaCI< Na
2
SO
4
< NaHCO
3
< Na
2
CO
3
. Умеренное
стрессовое состояние, вызванное относительно низкими концентрациями солей
сопровождался позитивной стимуляцией Г6ФДГ, а высокий стресс, созданный
высокими концентрациями солей, подавлял ее активность. Высказывается мнение о
том, что увеличение активности фермента связано приспособлением проростков к
стрессовому фактору и их защитной реакцией, направленной на преодоление
осложнений, вызванных стрессовой ситуацией.
Ключевые слова: солевой стресс, проростки пшеницы, глюкозо-6-
фосфатдегидрогеназа
Dostları ilə paylaş: |