Эта работа опубликована в сборнике научных трудов «Естествознание и гуманизм» (2007 год, Том 4, выпуск 1), под редакцией проф., д.б.н. Ильинских Н.Н.

Посмотреть титульный лист сборника

Скачать сборник целиком (20 мб)

             В современной науке накоплен богатый экспериментальный материал, свидетельствующий о том, что в растениях в условиях химического стресса нарушается протекание различных физиологических и биохимических процессов. Известно, что даже сверхмалые концентрации поллютантов в окружающей среде вызывают количественные и качественные изменения макромолекул в растительном организме. Причем наибольшей изменчивости подвергаются ферментные системы, в частности, пероксидаза, степень трансформации которой в условиях химического стресса значительна.

             Нами изучалась возможность использования количественной изменчивости изоферментов пероксидазы хвои сосны обыкновенной для оценки степени химического загрязнения территории мест прежнего уничтожения химического оружия в Пензенской области (окрестности пос. Леонидовка), где почва загрязнена продуктами деструкции оружейных токсинов: мышьяком, тяжелыми металлами, диоксинами и др.

             Контрольные растительные образцы отбирали в незагрязненной зоне (Золотаревский сосновый бор), а опытные – в местах захоронения химического оружия со сверхмалым уровнем загрязнения.

             Для выделения фермента из растительной ткани навеску (2 г) измельчали с помощью скальпеля, затем заливали семикратным объемом 0,005М трис-глицинового буфера, содержащего 30% сахарозы, и гомогенизировали на холоду. Гомогенат в течение часа выдерживали при температуре 4^оС и центрифугировали при скорости 8 тыс. об/мин в течение 15 минут. Надосадочную жидкость использовали в качестве препарата пероксидазы.

             Электрофорез пероксидазы проводили в цилиндрических гелях размером 0,6×7,0 см в 7,5%-ном полиакриламидном геле с использованием трис-глициновой буферной системы рН=8,3 с охлаждением. Время проведения электрофореза 2 часа 20 минут. Первые 20 минут сила тока на гелевую трубку не превышала 2 мА, а затем ее увеличивали до 4 мА.

             По окончании электрофореза гели опускали на 30 минут в 0,02%-ный раствор солянокислого бензидина, а затем – в 0,01%-ный раствор пероксида водорода до появления голубых полос изопероксидаз. Затем реакционную смесь сливали, а гели промывали 10%-ным раствором уксусной кислоты.

             Для идентификации фермента использовали промышленный препарат пероксидазы хрена.

 Относительную активность отдельных изозимов определяли с использованием методики Лиу по скорости их проявления.

             Для удобства анализа изозимных спектров катодные изопероксидазы по относительной электрофоретической активности (ОЭП) были условно разделены на три зоны: А-зона (ОЭП от 0 до 36), В-зона (от 37 до 61), С-зона (от 62 до 100).

             Наши исследования показали, что сверхмалые химические загрязнения окружающей среды не вызывают качественных изменений в изозимном спектре пероксидазы хвои в результате чего гетерогенность спектров катодных пероксидаз остается неизменной (табл.). В то же время на загрязненных территориях отмечаются существенные количественные изменения изопероксидаз. Оценка сопряженности уровня химического загрязнения с активностью отдельных изозимов пероксидазы позволила нам выделить три группы изозимов: положительно коррелирующие с уровнем загрязнения, отрицательно коррелирующие и «инертные», активность которых не зависела от уровня загрязнения.

             В первую группу вошли все изопероксидазы А-зоны, во вторую – изозимы С-зоны. В то же время В-зона характеризовалась наличием в ней изоформ, обнаруживающих как прямую, так и обратную зависимость по отношению к уровню химического загрязнения. Следует также отметить, что во всех трех зонах катодной части спектра обнаружены изозимы, которые в условиях загрязнения окружающей среды не меняют активности.

             На наш взгляд, изозимы А-зоны являются ответственными за адаптивные, а возможно, защитные реакции растительных тканей в условиях химического стресса.

             Таким образом, суммарная относительная активность катодных изопероксидаз А-группы хвои сосны обыкновенной может использоваться в качестве объективного и оперативного показателя сверхмалых химических загрязнений окружающей среды.

Таблица – Влияние уровня химического загрязнения на количественную

 изменчивость пероксидазы хвои сосны обыкновенной

.