Экспрессивность антиоксидантных оксидоредуктаз и белковый профиль тканей проростков озимых и яровых форм злаков при экстремальных колебаниях температуры

Abstract

Выращивание проростков мягкой пшеницы и ячменя при экстремальных колебаниях температуры приводило к уменьшению общего содержания кислых белков в тканях более чем на 25 % и снижению суммарной активности пероксидаз и супероксиддисмутаз. Суммарная фенолоксидазная активность при этом не изменялась. На фоне изменения общей экспрессивности ферментов происходило перераспределение активностей между их отдельными изоформами. Экстремальные температуры окружающей среды не приводили к достоверному изменению в клетках проростков отношения пероксидазной активности к супероксиддисмутазной, но вызывали изменение отношения пероксидазной активности к оксидазной в отдельных фракциях электрофоретического спектра. Зависимость экспрессивности структурных генов оксидоредуктаз от генетически детерминированного типа развития (озимости или яровости) определялась конкретной ситуацией во взаимоотношении «организм – среда». При выращивании злаков при постоянной оптимальной температуре количественные и качественные показатели спектров оксидоредуктаз не коррелировали с озимостью или яровостью исследуемых злаков. Однако при формировании ответной реакции на экстремальные колебания температуры степень изменений экспрессивности отдельных изоформ ферментов у озимых и яровых генотипов была различной, что свидетельствует о зависимости функционального состояния исследуемых ферментов от аллельного состава локуса Vrn1.

Вирощування рослин м’якої пшениці і ячменю за екстремальних коливань температури приводило до зменшення загального вмісту кислих білків у тканинах на понад 25 % та зниження сумарної активності пероксидаз і супероксиддисмутаз. Загальна фенолоксидазна активність при цьому не змінювалась. На тлі змін загальної експресивності ферментів відбувався перерозподіл активностей між їхніми окремими лізоформами. Екстремальні температури довкілля не призводили до достовірної зміни у клітинах паростків відношення пероксидазної активності до супероксиддисмутазної, але викликали зміну відношення пероксидазної активності до фенолоксидазної в окремих фракціях електрофоретичного спектра. Залежність експресивності структурних генів оксидоредуктаз від генетично детермінованого типу розвитку (озимість чи ярість) визначалась конкретними обставинами у взаємовідношенні «організм – середовищем». За вирощування рослин при постійній оптимальній температурі кількісні та якісні показники спектрів оксидоредуктаз не корелювали з озимістю чи ярістю досліджуваних злаків. Однак за формування реакції у відповідь на екстремальні коливання температури ступінь змін експресивності окремих ізоформ ферментів у ярих та озимих генотипів відрізнявся, що свідчить про залежність функціонального стану локусів досліджуваних ферментів від алельного складу локусу Vrn1.

Cultivation of seedlings of soft wheat and barley under extreme temperature fluctuations led to a decrease in the total content of acidic proteins in tissues by more than 25% and reduced the total activity of peroxidases and superoxide dismutases. Against the background of changes in the general expression of enzymes, there was a redistribution of activities between their individual isoforms. Extreme ambient temperatures did not lead to a significant change in the ratio of peroxidase activity to the activity of superoxide dismutase in the cells of seedlings, but it caused a change in the ratio of peroxidase and oxidase activity in individual fractions of the electrophoretic spectrum. The dependence of the expression of structural oxidoreductase genes from the genetically determined type of development (winter or spring) was determined by the “organism-environment” definite situation. When growing cereals at a constant optimum temperature, there was no correlation between the type of development (winter or spring) and quantitative and qualitative indicators of the oxidoreductase spectra. However, when forming a plant stress response to extreme fluctuations in temperature, the degree of expression of some isoforms of enzymes in winter and spring genotypes was different, which indicates the dependence of the functional state of the studied enzymes on the allelic composition of the Vrn1 locus.