ВПЛИВ ФУНГІЦИДІВ НА АКТИВНІСТЬ ПЕРОКСИДАЗ У ARABIDOPSIS THALIANA
DOI:
https://doi.org/10.31861/biosystems2018.02.119Ключові слова:
фунгіциди, активні форми кисню (АФК), антиоксидантна система, АРХ, POD, Arabidopsis thalianaАнотація
Для ефективного контролю грибкових захворювань важливих сільськогосподарських рослин широко застосовуються фунгіциди, які захищають плодові дерева, овочеві та декоративні культури. Всі фунгіциди розділяються на дві групи – контактні та системні. Контактні фунгіциди, які містять сполуки міді або сірки, мають профілактичну дію. Системні або лікувальні фунгіциди вбивають міцелій, запобігаючи його розростанню у паренхімі рослин. Серед системних фунгіцидів розповсюджені такі, які містять бензимідазоли та стробіруліни. Незважаючи на позитивну дію фунгіцидів проти грибкових захворювань, в деяких випадках спостерігається негативний вплив препаратів на ріст та розвиток рослин. Такі ефекти пов’язані, насамперед, з тим, що фунгіциди є стресовим чинником для рослин. За дії стресових факторів у рослин утворюється підвищена кількість активних форм кисню (АФК). Зростання вмісту АФК призводить до оксидативного стресу. Для протидії цьому стресу у рослинній клітині існують механізми детоксикації шкідливих АФК. Ці механізми охоплюють, в першу чергу, ферменти антиоксидантного захисту, зокрема, аскорбат та гваякол пероксидази. Контактні фунгіциди впливають на антиоксидантну систему рослин. Проте роль антиоксидантних ферментів за дії системних фунгіцидів все ще нез’ясована. Тому метою нашого дослідження було вивчення ролі аскорбатпероксидази (АРХ) та гваякол пероксидази (POD) у відповіді модельної рослини Arabidopsis thaliana на вплив контактного (Медян) та системних (Стробі, Топсін М) фунгіцидів. Показано, що при використанні системних фунгіцидів Стробі та Топсін М суттєвих змін активності АРХ не відбувається. Натомість, у рослин, оброблених контактним фунгіцидом Медян, активність APX збільшилася на 46,3% у порівнянні з контрольними рослинами. Вимірювання активності POD показало, що застосування Стробі та Топсін М не впливає на активність цього ферменту. Проте, за дії Медяну спостерігалось суттєве зростання активності POD на 42,6%. Отже, антиоксидантна система модельної рослини A.thaliana по-різному реагує на обробку рослин фунгіцидами різної дії. Показано, що фунгіциди системної дії Стробі та Топсін М не викликають оксидативного стресу у рослинній клітині. Контактний фунгіцид Медян призводить до активації антиоксидантних ферментів, зокрема – APX та POD.
Посилання
Budhzak VV. Biometrics. Chernivtsi: Ruta; 2013.
Doliba IM, Volkov RA, Panchuk II. Effect of copper ions on lipid peroxidation in cat2 knock-out mutant of Arabidopsis thaliana. Тhe Bulletin of Vavilov Society of Geneticists and Breeders of Ukraine. 2012; 10(1): 13-19.
Amako K, Chen G, Asada K. Separate assays for ascorbate peroxidase and guaiacol peroxidase and for the chloroplastic and cytosolic isozymes of ascorbate peroxidase in plants. Plant Cell Physiol. 1994; 35: 497-504.
Bradford MM. A rapid and sensitive method for the quantification of microgram quantities of protein utilizing the principle of protein-dye binding. Analyt. Biochem. 1976; 72: 248-254. https://doi.org/10.1006/abio.1976.9999
Das K., Roychoundhury A. Reactive oxygen species (ROS) and response of antioxidants as ROS scavengers during environmental stress in plants. Front. Environt. Sci. 2014; 2: 1-13. https://doi.org/10.3389/fenvs.2014.00053
Debona D, Rodrigues FA A Strobilurin fungicide relieves bipolaris oryzae induced oxidative stress in rice. Journal of Phytopathology. 2016; 164(9): 571-581. https://doi.org/10.1111/jph.12481
Demidchik V. Mechanisms of oxidative stress in plants: From classical chemistry to cell biology. Environm. Exp. Botany. 2015; 109: 212-228. https://doi.org/10.1016/j.envexpbot.2014.06.021
Ferreira LC, Scavroni J, da Silva JRV, Cataneo AC et al. Copper oxychloride fungicide and its effect on growth and oxidative stress of potato plants. Pesticide biochemistry and physiology. 2014; 112: 63-69. https://doi.org/10.1016/j.pestbp.2014.04.010
Foyer CH, Noctor G. Redox signaling in plants Noctor. Antioxidants Redox Signaling. 2013; 18(16): 2087-2090. https://doi.org/10.1089/ars.2013.5278
Horotan A, Oancea S. Effects of fungicide and acetylsalicylic acid treatments on the physiological and enzymatic activity in tomato (Lycopersicon esculentum Mill.). Acta. Universitatis. Cibiniensis. Series E: Food Technology. 2013; 17(1): 13-26. https://doi.org/10.2478/aucft-2013-0002
Majid U, Siddiqi TO, Iqbal M. Antioxidant response of Cassia angustifolia Vahl. to oxidative stress caused by Mancozeb, a pyrethroid fungicide. Acta. physiologiae plantarum. 2013; 36(2): 307-314. https://doi.org/10.1007/s11738-013-1411-x
Mohamadi N, Rajaei P. Effect of Triamidefon fungicide on some growth parameters and antioxidant enzymes activity in tomato (Lycopersicom esculentum Mill.) plant under drought stress // International journal of Advanced Biological and Biomedical Research. 2013; 1(4): 341-350.
Pandey S, Fartyal D, Agarwal A, Shukla T. et al. Abiotic Stress Tolerance in Plants: Myriad Roles of Ascorbate Peroxidase. Frontiers in Plant Science. 2017; 8: 581. https://doi.org/10.3389/fpls.2017.00581
Petit AN, Fontaine F, Vatsa et al. Fungicide impacts on photosynthesis in crop plants. Photosynthesis research. 2012; 111(3): 315-326. https://doi.org/10.1007/s11120-012-9719-8
Poudel R, Bhatta M, Regass T, Rose DJ. Influence of foliar fungicide treatment on lipolytic enzyme activity of whole wheat. Cereal Chemistry. 2017; 94(3): 633-639. https://doi.org/10.1094/CCHEM-11-16-0279-R
Rabert GA, Rajasekar M, Manivannan P, Somasundaram R, Panneerselvam R. Effect of triazole fungicide on biochemical and antioxidant enzymes activity in okra (Abelmoschus esculentus L.) plant under drought stress. Int. J. Agri. Food Sci. 2013; 3(3): 100-107.
