Зміни непігментних сполук у листках опромінених рослин ARABIDOPSIS THALIANA (L.) HEYNH

Abstract

Дія радіації на рослини часто викликає структурно-метаболічні зміни, що проявляються через тривалий проміжок часу після опромінення. З метою вивчення змін у складі непігментних сполук асимілюючого органу рослин – листка, використали метод інфрачервоної спектроскопії Фур’є (FTIR). На основі аналізу FTIR-спектрограм ліофілізованих розеткових листків модельної рослини Arabidopsis thaliana (L.) Heynh. через 30 діб після опромінення рентгенівськими променями у дозі 21 Гр можна зробити висновок про значні зміни вмісту полісахаридів, нуклеїнових кислот і протеїнів, а також конформації макромолекул. Після опромінення у листках у рази знижувався вміст білків та нуклеїнових кислот, відбувалося заміщення пектину та лігніну целюлозою й геміцелюлозою, накопичувався крохмаль. Змінювалася композиція жирних кислот кутину. Також зафіксоване невелике збільшення відношення кількості бета-шарів до кількості альфа-спіральних доменів білків. Виявлені зміни можуть бути зумовлені індукцією біохімічної відповіді рослинних клітин на іонізуюче опромінення, що призводить до деградації нуклеїнових кислот, модифікації клітинної стінки, накопичення крохмалю, протеолізу та конформаційних перетворень білків.

Действие радиации на растения часто вызывает структурно-метаболические изменения, проявляющиеся через длительный промежуток времени после облучения. С целью изучения изменений в составе непигментних соединений ассимилирующего органа растений – листа использовали метод инфракрасной спектроскопии Фурье (FTIR). На основе анализа FTIR-спектрограмм лиофилизированных розеточных листьев модельного растения Arabidopsis thaliana через 30 суток после облучения рентгеновскими лучами в дозе 21 Гр можно сделать вывод о значительных изменениях содержания полисахаридов, нуклеиновых кислот и протеинов, а также конформации макромолекул. После облучения в листьях в разы снижалось содержание белков и нуклеиновых кислот, происходило замещение пектина и лигнина целлюлозой и гемицеллюлозой, накапливался крахмал. Изменялась композиция жирных кислот кутина. Также зафиксировано небольшое увеличение отношения количества бета-слоев к количеству альфа-спиральных доменов белков. Выявленные изменения могут быть обусловлены индукцией биохимического ответа растительных клеток на стресс, вызванный ионизирующим облучением, что ведёт к деградации нуклеиновых кислот, модификации клеточной стенки, накоплению крахмала, протеолизу и конформационным превращениям белков.

The action of radiation on plants often causes structural and metabolic changes that occur over a long period of time after irradiation. In order to analyze changes in composition of non-pigment compounds of the plant assimilative organ, leaf, the Fourier-transform infrared spectroscopy (FTIR) was used. On the basis of the analysis of the FTIR spectrograms of the lyophilized rosette leaves of Arabidopsis thaliana 30 days after X-irradiation at dose 21 Gy it can be concluded that there are significant changes in the content of polysaccharides, nucleic acids and proteins. In particular, in the leaves of irradiated plants the content of proteins and nucleic acids was greatly reduced, pectin and lignin were replaced by cellulose and hemicellulose, starch was accumulated. The composition of fatty acids in the cutin in the leaves of irradiated plants has been undergo structural changes. Also, a slight increase in the ratio of the number of beta-sheets to the number of alpha-helix domains of proteins has been observed. The changes can be related to the induction of the biochemical response of plant cells to ionizing radiation, leading to the degradation of nucleic acids, modification of the cell wall, accumulation of starch, proteolysis and conformational changes in proteins.