Ізоферментний склад пероксидази озимих зернових за умов низькотемпературного стресу

Значна кількість ферментів у відповідь на зниження температури збільшують свою спорідненість до субстрату, тобто знижують константу Міхаеліса (Кm) і тим самим стримують або прискорюють швидкість метаболічних процесів. Тобто пероксидаза міняє свою спорідненість до субстрату із-за впливу температури на її конформацію. Оскільки зимостійкість генетично детермінована ознака, то постає питання за рахунок яких механізмів адаптації зростає сумарна активність пероксидази у зимостійких генотипів озимих зернових.

Виявлення співвідношення активності пероксидази за умов низькотемпературного стресу Ахол до активності пероксидази при оптимальній Аопт є штучний показник для оцінки генотипу, і щоб з'ясувати чим він зумовлений, перед нами постало питання які перебудови ферментативного апарату відбуваються при низькотемпературному стресі, а також досі поки повністю не з’ясована роль ізоферментів пероксидази до змін температури в межах толерантної зони.

Авторські права захищені патентом А 01 Н 1 /04 № 98073930 від 15. 02. 2001 р. “Спосіб прогнозування зимостійкості озимих зернових”.

Дослідження ізоферментного складу озимих зернових. Для з’ясування адаптаційних змін модифікаційної природи та дослідження ізоферментного складу пероксидази був використаний електрофоретичний розподіл в ПААГ. За допомогою розробленого нами способу були відібрані контрастні сорти та лінії озимих зернових, а саме зимостійке жито Київське 9 Ахол/Аопт  2, зимостійкі пшениця Миронівська 808 та Мирлебен Ахол/Аопт  1, 8 і незимостійкі лініі № 11014-96 та № 11004-96 Ахол/Аопт  0. 82

Аналіз електрофоретичних спектрів пероксидаз озимого жита Київське 9 до і після загартування показує наявність якісних змін, які проявляються у зростанні інтенсивності зон з ВЕР 0. 11 та 0. 14 (рис 3-ІІ. піки № 2, 3), а також зменшенні інтенсивності зони з ВЕР 0. 20 (пік № 4). Тобто, за умов загартування, зростання інтенсивності зон з ВЕР 0. 11 та 0. 14 свідчить про зміну спрямованості метаболічних процесів під час підготовки рослин до перенесення низьких температур в зимовий період.

Значні зміни кількості окремих компонентів і в цілому всього ізопероксидазного спектру спостерігаємо у варіанті стрес. Аналізуючи фореграми та їхні денситограми, спостерігаємо значне зростання кількості пероксидаз в повільнорухливій фракції (рис. 3-ІІІ). За умов низькотемпературного стресу в порівнянні із загартуванням значно підвищується інтенсивність зони з ВЕР 0, 14; 0. 20 (піки № 2, 3), а також з’являється мінорний компонент з ВЕР 0, 23 (пік № 5). Малоймовірно, що це з’являється новий ізофермент, очевидно, в теплових варіантах активність цієї зони низька. Можна припустити, що відмічені нами збільшення інтенсивності окремих ізоферментів пероксидази та тривале збереження інтенсивності на цьому рівні пов’язане із загартуванням рослин.

При загартуванні за температури -1-2 0С протягом 4-х діб у проростків озимих сортів та ліній пшениці активність деяких ізопероксидаз підвищується. У зимостійкої пшениці Миронівська 808 (рис. 4. – ІІ). Спостерігається зростання

Денситограми ізоферментів пероксидази пшениці Миронівська 808. І – контроль, ІІ – загартування, ІІІ – стрес. інтенсивності зон з ВЕР 0, 09; 0, 14; 0, 20; 0. 25. Це можливо пояснити тим, що механізм адаптації шляхом зміни ізоферментного складу обмежений тим, що різноманітні форми ферменту не взаємозамінні із-за специфічності їх локалізації та функціонального різноманіття в метаболізмі клітини. За умов низькотемпературного стресу ми теж спостерігаємо зростання інтенсивності зон з ВЕР 0, 09; 0, 20; та 0, 25. (рис. 4. -ІІІ), піки № 3, 5, 6. Тобто стабільність ізоферментного складу пероксидази у зимостійкого сорту пшениці Миронівська 808 може розглядатися як непрямий покажчик конформаційної лабільності, яка здійснюватися за рахунок слабких взаємодій просторової структури ферменту.

У незимостійкх ліній в порівнянні з контролем за умов загартування на фореграмах ми не спостерігаємо появу нових мінорних компонентів. У лінії № 11004-96 в порівнянні з контролем за умов загартування на фореграмах ми не спостерігаємо появу нових мінорних компонентів (рис. 5) спостерігається незначне зростання інтенсивності компонентів з ВЕР 0, 14; 0, 25; 0, 59. Денситографічний аналіз дає підставу стверджувати, що накопичення пероксидази у незимостійкої лінії пшениці № 11004-96 (піки № 3-7) за умов низькотемпературного стресу не спостерігається.

На фореграмах за низькотемпературного стресу у незимостійкої ліній № 11004-96 в порівнянні з загартуванням ми не спостерігаємо появу нових компонентів та зростання активності вже існуючих.

У лінії № 11014-96 при загартуванні спостерігається незначне зростання інтенсивності компонентів з ВЕР 0, 14; 0, 25; 0, 59 (рис. 6-ІІ піки № 3, 4, 5, 6).

У незимостійкої лінії пшениці № 11004-96 за умова низькотемпературного стресу спостерігається деградація компонентів з ВЕР 0, 14; 0, 20; 0, 59 (рис. 6. -ІІ піки № 2, 3, 6) та зростання інтенсивності існуючих зон з ВЕР 0, 32 (пік № 4)

Найбільш суттєві зміни в електрофоретичних спектрах спостерігались у зимостійкого сорту Мирлебен. За умов низьких температур на електрофореграмах ми спостерігали зростання інтенсивності існуючих зон з ВЕР 0, 18; 0, 23 (рис. 7-ІІ

піки № 5, 6) та появу мінорних компонентів в швидкорухливій фракції з ВЕР 0, 68; 0, 73. (піки № 7, 8).

Експериментальні дані, отримані нами, у різноманітних за зимостійкістю озимих