ВПЛИВ КОРОТКОТРИВАЛОЇ ГІПЕРТЕРМІЇ НА РЕЛІКТОВІ РОСЛИНИ GINKGO L. ТА MAGNOLIA L.
DOI 10.17721/1728_2748.2020.82.67-72
Ключові слова:
Ginkgo, Magnolia, малоновий діальдегід, супероксиддисмутаза, пероксидаза, флавоноїди, фотосинтетичні пігментиАнотація
У зв'язку з глобальними кліматичними змінами, що супроводжуються різкими коливаннями температури, важливо досліджувати жаростійкість реліктових рослин із метою покращення розуміння механізмів пристосування та виживання організмів за даних умов. Виявлення витриваліших до дії високої температури рідкісних і корисних видів рослин дозволить рекомендувати їх для використання в озелененні, сільському господарстві, медицині тощо. Робота проводилась на магноліях та гінкго, оскільки ці рослини не лише важливі для ландшафтного дизайну у всьому світі, а й ціняться за вміст біологічно активних речовин, які використовують в медицині та сільському господарстві. Рослини Ginkgo biloba L., Magnolia obovata Thunb., Magnolia kobus DC. та Magnolia denudatа Desr. прогрівали впродовж трьох годин за + 40 °С, контрольна група перебувала за температури + 26 °С. Відповідь на стрес було проаналізовано за рівнем перекисного окиснення ліпідів, активності супероксиддисмутази і пероксидази, а також вмістом флавоноїдів і фотосинтетичних пігментів у досліджуваних рослинах. Фотосинтетична система всіх досліджених видів не була пошкоджена внаслідок дії гіпертермії. Рослини Ginkgo biloba показали дуже високу витривалість до дії високої температури та стабільність антиоксидантної та пігментної систем. Представники всіх розглянутих нами видів магнолій можна розмістити в напрямку зниження стійкості до різких змін температури так: Magnolia kobus → Magnolia obovata → Magnolia denudatа. Виявлено більшу витривалість до дії високої температури рослин, батьківщиною яких є Японія. Вид M. denudatа виявився найменш стійким, можливо за рахунок недостатньої активності антиоксидантних ферментів.
Посилання
1. Ardelean M, Cachita-Cosma D, Ardelean AA, Ladasius C, Mihali VC. The effect of heat stress on hyperhydricity and guaiacol peroxidase activity (GPOX) at the foliar lamina of Sedum telephium L. ssp. Maximum (L.) Krock. Vitroplantlets. Analele Stiint Univ Al I Cuza Iasi, Sect. II a. Biol veget. 2014;60(2):21-31.
2. Bita CE, Gerats T. Plant tolerance to high temperature in a changing environment: scientific fundamentals and production of heat stresstolerant crops. Front Plant Sci. 2013;4: 273. doi: 10.3389/fpls.2013.00273.
3. Chen L, Zhang Ch, Han Y, Meng X, Zhang Y, Chu H, Ma H. Gingko biloba Extract (EGb) Inhibits Oxidative Stress in Neuro 2A Cells Overexpressing APPsw BioMed Research International. 2019; 1, Article ID 7034983, 9 p.
4. Сicuzza D, Newton A, Oldfield S. The Red List of Magnoliaceae. Cambridge, UK; 2007. 56 p.
5. Deng Sh, Ma J, Zhang L, Chen F, Sang Z, Jia Zh, Ma L. De novo transcriptome sequencing and gene expression profiling of Magnolia wufengensis in response to cold stress. BMC Plant Biology. 2019;19:321.
6. Foyer CH, Harbinson J. Oxygen metabolism and the regulation of photosynthetic electron transport. In: Causes of photooxidative stress and amelioration of defense system in plants. Boca Ratón: CRC Press; 1994.1-42.
7. Giannopolitis CN, Ries SK. Superoxide dismutase I. Occurrence in higher plants. Plant Physiology. 1977; 2: 309-314.
8. Ginkgo Biloba, ed. by Teris A. van Beek. Amsterdam: Harwood Academic, 2000.
9. Hongbing G, Huan W, Fengguo D. Determination of free phenolics and combined phenolics in foliage of Magnolia sieboldii K. Koch Functional Materials, 2016; 23(3): 437-442.
10. Jones PD, Moberg A Hemispheric and large-scale surface air temperature variations: An extensive revision and an update to 2001. Journal of Climate. 2003; 16:206-223.
11. Korshuk TP, Palagecha RM. Magnolias (Magnolia L.) K.: Kyiv University Publishing and Printing Center, 2007. – 208 s. in Ukrainian.
12. Kumar GNM, Knowles NR. Changes in lipid peroxidation and lipolitic and free radical scavenging enzyme activities during aging and sprouting of potato (Solanum tuberosum) seed-tubers. Plant Physiology. 1993; 102: 115-124.
13. Lamaoui M, Jemo M, Datla R, Bekkaoui F. Heat and drought stresses in crops and approaches for their mitigation. Front Chem. 2018; 6: 26.
14. Lichtenthaller HK. Chlorophylls and carotenoids, pigments of photosynthetic biomembranes. Methods in Enzymology. 1987; 148: 350-382.
15. Nuzhyna N, Baglay K, Golubenko A, Lushchak O. Anatomically distinct representatives of Cactaceae Juss. family have different response to acute heat shock stress. Flora. 2018; 242:137-145.
16. Nuzhyna NV, Tkachuk OO. Various antioxidant responses to hyperthermia in anatomically different species of the genus Rosa. Biosystems Diversity. 2019; 27(3):193-199.
17. Palagecha R. Culture of magnolias in Ukraine./Magnolia. 2014;49(95):11-30.
18. Palahecha R, Lisniak I. Determination of antitumor activity of flavonoid group polyphenols extracts: magnolol, gonokiol and obovatol obtained from magnolia bark (Magnolia L.) Visnyk Kyivskoho natsionalnoho universytetu imeni Tarasa Shevchenka. Introduktsiia ta zberezhennia roslynnoho riznomanittia. 2014;1:47-51. in Ukrainian.
19. Panda SK, Khan MH. Changes in growth and superoxide dismutase activity in Hydrilla verticillata L. under abiotic stress. Brazilian Journal of Plant Physiology. 2004; 2:115-118.
20. Payum T, Das AK, Shakar R, Tamuly Ch, Hazarika M. Antioxidant potential of solanum spirale shoot and berry: a medicinal plant used in arunachal pradesh, American Journal of Pharmtech Research. 2015; 5(4): 307-314.
21. Shao HB, Chu LY, Shao MA, Jaleel CA, Mi HM. Higher plant antioxidants and redox signaling under environmental stresses. Comptes Rendus Biologies. 2008; 331(6): 433-441.
22. Sharifi G, Ebrahimzadeh H. Changes of antioxidant enzyme activities and isoenzyme profiles during in vitro shoot formation in saffron (Crocus sativus L.). Acta Biol Hung. 2010; 61(1): 73-89.
23. Suzuki N, Mittler R. Reactive oxygen species and temperature stresses: A delicate balance between signaling and destruction. Physiologia Plantarum. 2006; 126(1): 45-51.
24. Wang G, Cao F, Wang G, El-Kassaby YA. Role of temperature and soil moisture conditions on flavonoid production and biosynthesis-related genes in ginkgo (Ginkgo biloba L.) leaves. Open Natural Products Chemistry and Research. 2015; 3(1): 1000162.
25. Wang Zh, Perumalsamy H, Wang X, Ahn YJ. Toxicity and possible mechanisms of action of honokiol from Magnolia denudata seeds against four mosquito species. Scientific Reports. 2019;9:Article number: 411.
26. Warburg O, Christian W. Isolierung und Kristallisation des Garungsferments Enolase. Biochemistry. 1941; 310: 384-421.
