РОЛЬ ПЕРЕКИСНОГО ОКИСЛЕНИЯ ЛИПИДОВ В ПРОЦЕССАХ АДАПТАЦИИ СОСНЫ ОБЫКНОВЕННОЙ В УСЛОВИЯХ ПОРОДНОГО ОТВАЛА

Цандекова Оксана Леонидовна

канд. с.-х. наук, науч. сотр., ИЭЧ СО РАН, г. Кемерово

E-mail:biomonitoring@bk.ru

Породный отвал угольного разреза «Кедровский» расположен в северной лесостепи Кемеровской области. Угледобыча открытым способом приводит к загрязнению окружающей природной среды – образованию новых форм рельефа, продуктов ветровой и водной эрозии, выветривания отвальных пород, уничтожения растительного покрова. Поэтому экологическая реабилитация техногенных земель становится социально важной и неотложной проблемой. Как отмечают некоторые исследователи, сосна является основной лесообразующей породой и одной из лучших фитомелиорантов отвалов [6, 8]. В биологической рекультивации породных отвалов угольных разрезов Кузбасса широко используется сосна обыкновенная (Pinus sylvestris L.), которая по нетребовательности к почвенному плодородию превосходит многие лесообразующие породы [2].

При воздействии разнообразных экстремальных факторов среды у растений, в первую очередь повреждаются мембранные структуры, и, как следствие, происходит увеличение содержания малонового диальдегида (МДА) – продукта окисления липидов (ПОЛ) в растительных тканях, что связано с активацией свободнорадикальных реакций в клетках [4]. В последнее десятилетие появилось много публикаций в научных журналах, связанных с изучением содержания антиоксидантов в растениях, произрастающих в условиях промышленного загрязнения [9, 11, 12, 13, 14]. Однако до сих пор многие особенности функционирования антиоксидантной системы растений в техногенных условиях остаются неясными. В исследованиях, проведенных рядом авторов, показано увеличение активности ПОЛ мембран под действием неблагоприятных факторов среды на растительный организм [1, 3, 5, 10]. Содержание МДА может служить показателем активности окислительных процессов, обусловленных кислородными радикалами и отражать адаптационную способность растений. В связи с этим, представляет интерес изучение роли перекисного окисления липидов в процессах адаптации сосны обыкновенной в условиях породного отвала.

Исследования проведены в летний период 2011 г. В качестве объектов исследований были выбраны посадки сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L.) разного возраста: I (10-15 лет) и II (20-25 лет).

Площадки наблюдений (ПН) заложены на территории отвала «Южный» разреза «Кедровский». ПН 1 – спланированный отвал с нанесением потенциально плодородного слоя (ППС), ПН 2 – межотвальная впадина без нанесения ППС, ПН 3 – спланированный отвал без нанесения ППС.

Определение содержания малонового диальдегида проводили реакцией с тиобарбитуровой кислотой (ТБК) [7]. Экспериментальные данные обработаны с помощью компьютерных программ Excel и Statistica 6.0.

Проведенными исследованиями установлено, что интенсивность перекисного окисления липидов у сосны второй возрастной категории выше, чем у первого класса возраста. В июле у сосны первой возрастной категории отмечены наиболее низкие значения данного показателя от 12,11 до 13,64 нмоль/г, а во второй возрастной категории – наиболее высокие величины от 14,39 до 15,86 нмоль/г (таблица 1).

Сравнивая исследуемые площадки выявлено, что для сосны первой возрастной категории характерны более высокие значения содержания МДА без нанесения ППС, произрастающей в межотвальной впадине (ПН2), в сравнении с другими площадками наблюдений. Так, у сосны на ПН2 показатели МДА варьировали в пределах от 13,64 до 16,59 нмоль/г, что превышало другие площадки наблюдений на 7 % (ПН1) и на 11 % (ПН3).

Интенсивность перекисного окисления липидов у сосны обыкновенной второй возрастной категории выше на спланированном отвале с нанесением ППС (ПН1), чем на других площадках. Так, на ПН1 содержание МДА находилось в пределах от 10,95 до 15,86 нмоль/г и превышало другие площадки наблюдений на 12 % (ПН2) и на 5 % (ПН3).

Таблица 1. Содержание малонового диальдегида в хвое сосны обыкновенной, произрастающей в условиях породного отвала угольного разреза «Кедровский», нмоль/г

Примечание:

ПН1 – спланированный отвал с нанесением потенциально плодородного слоя (ППС)

ПН2 – межотвальная впадина без нанесения ППС

ПН3 – спланированный отвал без нанесения ППС

Таким образом, у сосны обыкновенной, произрастающей на отвале с нанесением потенциально плодородного слоя разного возраста обнаружено усиление активности окислительных процессов, которые выражались в увеличении содержания МДА. Это свидетельствует о том, что нанесение ППС не оказывало положительного влияния на адаптивные реакции сосны.

Список литературы:

1.            Барабой В. А. Механизмы стресса и перекисное окисление липидов // Успехи современной биологии, 1991, 111(6). — С. 923—931.

2.            Баранник Л. П., Николайченко В. П. Лесная фитомелиорация техногенных земель в Кузбассе // Вестник Кузбасского технического университета. — Кемерово, 2007. — № 5. — С. 101—102.

3.            Ерофеева Е. А., Наумова М. М., Лисицина О. Н. Сравнительный анализ влияния средового стресса на содержание диеновых конъюгатов и малонового диальдегида в листовой пластинке березы повислой, произрастающей в условиях городской среды: Материалы международной конференции «Современная физиология растений: от молекул до экосистем». Сыктывкар, 2007, ч. 2. — С. 133—135.

4.            Жиров В. К., Голубева Е. И., Говорова А. Ф., Хаитбаев А. Х. Структурно—функциональные изменения растительности в условиях техногенного загрязнения на Крайнем Севере / Отв. редактор Е. Е. Кислых. — М.: Наука, 2007. — С. 10—12.

5.            Кияк Н. Я. Действие свинца на интенсивность процессов ПОЛ на разных этапах развития гаметофита мха Fumariahygrometrica Hedw.: Материалы международной конференции «Современная физиология растений: от молекул до экосистем». Сыктывкар, 2007, ч. 2. — С. 187—189.

6.            Кузьмина Г. М. Культуры сосны в техногенных условиях КАТЭКА // Биологическая рекультивация нарушенных земель: материалы международного совещания. — Екатеринбург, 1997. — С. 60—75.

7.            Некрасова Г. Ф., Киселева И. С. Экологическая физиология растений: руководство к лабораторным и практическим занятиям. — Екатеринбург: Уральский государственный университет, 2008. — С. 28—29.

8.            Рева М. Л., Бакланов В. И., Буевский Н. М. Временные рекомендации по озеленению породных отвалов угольных шахт и обогатительных фабрик Донбасса // Проблемы фитогигиены и охрана окружающей среды; под ред. Э. И. Слепяна. — Зоологический институт АН СССР, 1981. — 7 с.

9.            Стальная И. Д., Гаришвили Т. Г. Метод определения малонового диальдегида с помощью тиобарбитуровой кислоты // Современные методы в биохимии / Под ред. В. Н. Ореховича. М., 1977. — С. 66—68.

10.       Ху Ц. Ц., Ши Г. С., Су Ц. С. и др. Воздействие Pb2+ на активность антиоксидантных ферментов и ультраструктуру клеток листьев Potamogetoncrispus // Физиология растений, 2007, 54(3). — С. 469—474.

11.       Bhattacharjee S. Membrane lipid peroxidation, free radical scavengers and ethylene evolution in Amaranthus as affected by lead and cadmium // Biologia plantarum. — 1997/1998. — V. 40. — P. 131—135.

12.       Posmyk M. M., Bailly C., Szafránska K, Jana K. M., Corbineau F. Antioxidant Enzymes and Isoflavonoids in Chilled Soybean (Glycine max (L.) Merr.) Seedling // J. Plant Physiol. — 2005. — V. 162. — P. 403—412.

13.       Prasad K. V.S.K., Saradhi P. P., Sharmila P. Concerted action of antioxidant enzymes and curtailed growth under zinc toxicity in Brassica juncea // Environmen. and Experimen. Botany. 1999. — V. 42. — P. 1—10.

14.       Schutzendiibel A., Polle A. Plant responses to abiotic stresses: heavy metal—induced oxidative stress and protection by mycorrhization // J. Exp. Bot. 2002. — V. 53. — P. 1351—1365.