Advances in Chemical PhysicsAdvances in Chemical PhysicsФизиология растений0015-33033034-6126The Russian Academy of Sciences64824810.31857/S0015330324040113MNHPZAЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ СТАТЬИResearch ArticleНакопление пролина, флавоноидов и органических кислот в листьях кресс-салата в условиях солещелочного стрессаНакопление пролина, флавоноидов и органических кислот в листьях кресс-салата в условиях солещелочного стрессаЧернышеваА. К.
Russian Federation
nast483@bk.ruЕремченкоО. З.
Russian Federation
nast483@bk.ruБоталоваК. И.
Russian Federation
nast483@bk.ruПермский государственный национальный исследовательский университет0211202471448249028012025Copyright ©; 2024, Russian Academy of SciencesCopyright ©; 2024, Российская академия наук2024Russian Academy of SciencesРоссийская академия наукhttps://journals.eco-vector.com/0015-3303/article/view/648248

Исследовали изменения в содержании пролина, флавоноидов и органических (яблочной, лимонной, янтарной) кислот в растениях кресс-салата (Lepidium sativum L.) на начальном этапе развития соле-щелочного стресса. Двухфакторный эксперимент включил варианты с NaCl-засолением (50, 100, 150, 200 мМ), щелочности (при рН = 7–10) и варианты комбинированного воздействия соли и рН. С помощью двухфакторного дисперсионного анализа с определением силы влияния по Снедекору установили отдельное и взаимное действие факторов стресса на изменение высоты и массы надземной части растений, содержания воды, Na+, пролина, флавоноидов и общего содержания органических кислот в листьях. Через 24 и 48 ч после стресс-воздействия изменения высоты и массы кресс-салата были минимальными, сила влияния факторов стресса не более 4–7%. В листьях кресс-салата снизилось содержание воды; эти изменения обусловлены отдельным и взаимным воздействием NaCl-засоления и высоких значений рН на 35–53%. В листьях кресс-салата наблюдали заметное накопление Na+, его содержание в первые часы наблюдений зависело от отдельного влияния факторов стресса. Через сутки количество Na+ в листьях увеличилось относительно контроля в несколько раз, показатели отдельного и взаимного влияния факторов соле-щелочного стресса достигли 31–33%. Аккумуляция пролина в листьях в большей степени зависела от засоления и взаимного действия факторов стресса (влияние в пределах 26–33%). Влияние высоких значений рН не превышало 21%. Незначительное накопление флавоноидов отмечали только через 1 ч после стресс-воздействия. Установлено, что увеличение суммарного содержания лимонной, яблочной и янтарной кислот в равной степени зависело от отдельного и взаимного влияния факторов, суммарное воздействие NaCl-засоления и высоких значений рН достигало 97–99%. Таким образом, в условиях солещелочного стресса накопление органических кислот и пролина является основой адаптационных процессов в кресс-салате.

Исследовали изменения в содержании пролина, флавоноидов и органических (яблочной, лимонной, янтарной) кислот в растениях кресс-салата (Lepidium sativum L.) на начальном этапе развития соле-щелочного стресса. Двухфакторный эксперимент включил варианты с NaCl-засолением (50, 100, 150, 200 мМ), щелочности (при рН = 7–10) и варианты комбинированного воздействия соли и рН. С помощью двухфакторного дисперсионного анализа с определением силы влияния по Снедекору установили отдельное и взаимное действие факторов стресса на изменение высоты и массы надземной части растений, содержания воды, Na+, пролина, флавоноидов и общего содержания органических кислот в листьях. Через 24 и 48 ч после стресс-воздействия изменения высоты и массы кресс-салата были минимальными, сила влияния факторов стресса не более 4–7%. В листьях кресс-салата снизилось содержание воды; эти изменения обусловлены отдельным и взаимным воздействием NaCl-засоления и высоких значений рН на 35–53%. В листьях кресс-салата наблюдали заметное накопление Na+, его содержание в первые часы наблюдений зависело от отдельного влияния факторов стресса. Через сутки количество Na+ в листьях увеличилось относительно контроля в несколько раз, показатели отдельного и взаимного влияния факторов соле-щелочного стресса достигли 31–33%. Аккумуляция пролина в листьях в большей степени зависела от засоления и взаимного действия факторов стресса (влияние в пределах 26–33%). Влияние высоких значений рН не превышало 21%. Незначительное накопление флавоноидов отмечали только через 1 ч после стресс-воздействия. Установлено, что увеличение суммарного содержания лимонной, яблочной и янтарной кислот в равной степени зависело от отдельного и взаимного влияния факторов, суммарное воздействие NaCl-засоления и высоких значений рН достигало 97–99%. Таким образом, в условиях солещелочного стресса накопление органических кислот и пролина является основой адаптационных процессов в кресс-салате.

Lepidium sativumдвухфакторный эксперименторганические кислотыпролинсолещелочной стрессфлавоноидыVolkov V., Beilby M.J. Salinity tolerance in plants: Mechanisms and regulation of ion transport // Front. Plant Sci. 2017. V. 8. P. 1795. https://doi.org/10.3389/fpls.2017.01795Arif Y., Singh P., Siddiqui H., Bajguz A., Hayat S. Salinity induced physiological and biochemical changes in plants: An omic approach towards salt stress tolerance // Plant Physiol. Biochem. 2020. V. 156. Р. 64. https://doi.org/10.1016/j.plaphy.2020.08.042Amin I., Rasool S., Mir M.A., Wani W., Masoodi K.Z., Ahmad P. Ion homeostasis for salinity tolerance in plants: A molecular approach // Physiol. Plant. 2021. V. 171. Р. 578. https://doi.org/10.1111/ppl.13185Yang C., Wang P., Li C., Shi D., Wang D. Comparison of effects of salt and alkali stresses on the growth and photosynthesis of wheat // Photosynthetica. 2008. V. 46. P. 107. https://doi.org/10.1007/s11099-008-0018-8Guo R., Shi L., Ding X., Hu Y., Tian S., Yan D., Yang Y. Effects of saline and alkaline stress on germination, seedling growth, and ion balance in wheat // Agron. J. 2010. V. 102. P. 1252. https://doi.org/10.2134/agronj2010.0022Liu J., Shi D. Photosynthesis, chlorophyll fluorescence, inorganic ion and organic acid accumulations of sunflower in responses to salt and salt-alkaline mixed stress // Photosynthetica. 2010. V. 48. Р. 127. https://doi.org/10.1007/s11099-010-0017-4Guo R., Yang Z., Li F., Yan C., Zhong X., Liu Q., Xia X., Li H. Zhao L. Comparative metabolic responses and adaptive strategies of wheat (Triticum aestivum) to salt and alkali stress // ВМС Plant Biol. 2015. V. 15. P. 170. https://doi.org/10.1186/s12870-015-0546-xHou R., Yang L., Wuyun T., Chen S., Zhang L. Genes related to osmoregulation and antioxidation play important roles in the response of Trollius chinensis seedlings to saline-alkali stress // Front. Plant Sci. 2023. V. 14. Р. 1080504. https://doi.org/10.3389/fpls.2023.1080504Carvalho K., Campos M.K., Domingues D.S., Pereira L.F., Vieira L.G. The accumulation of endogenous proline induces changes in gene expression of several antioxidant enzymes in leaves of transgenic Swingle citrumelo // Mol. Biol. Rep. 2013. V. 40. P. 3269. https://doi.org/10.1007/s11033-012-2402-5Zhu J.K. Plant salt tolerance // Trends Plant Sci. 2001. V. 6. P. 66. https://doi.org/10.1016/S1360-1385(00)01838-0Krishnan N., Dickman M.B., Becker D.F. Proline modulates the intracellular redox environment and protects mammalian cells against oxidative stress // Free Radical Biol. Med. 2008. V. 44. P. 671. https://doi.org/10.1016/j.freeradbiomed.2007.10.054Borhannuddin Bhuyan M.H.M., Hasanuzzaman M., Mahmud J.A., Hossain M.S., Bhuiyan T.F., Fujita M. Unraveling morphophysiological and biochemical responses of Triticum aestivum L. to extreme pH: coordinated actions of antioxidant defense and glyoxalase systems // Plants. 2019. V. 8. P. 24. https://doi.org/10.3390/plants801002Gould K.S., Lister C. Flavonoid functions in plants. In Flavonoids: Chemistry, Biochemistry and Applications. CRC Press LLC: Boca Raton, FL, USA, 2006. P. 397.Khlestkina E. The adaptive role of flavonoids: emphasis on cereals // Cereal Res. Commun. 2013. V. 41. P. 185. https://doi.org/10.1556/crc.2013.0004Brunetti C., Di Ferdinando M., Fini A., Pollastri S., Tattini M. Flavonoids as antioxidants and developmental regulators: relative significance in plants and humans // Int. J. Mol. Sci. 2013. V. 14. P. 3540. https://doi.org/10.3390/ijms14023540Чжоу К., Юй В.Дж. Накопление неорганических и органических осмолитов и их роль в осмотической регуляции у проростков Vetiveria zizanioides при действии NaCl // Физиология растений. 2009. Т. 56. С. 751.Zhang H., Liu X.L., Zhang R.X., Yuan H.Y., Wang M.M., Yang H.Y., Ma H.Y., Liu D., Jiang C.J., Liang Z.W. Root damage under alkaline stress is associated with reactive oxygen species accumulation in rice (Oryza sativa L.) // Front. Plant Sci. 2017. V. 8. Р. 1580. https://doi.org/10.3389/fpls.2017.01580López-Bucio J., Nieto-Jacobo M.F., Ramírez-Rodríguez V., Herrera-Estrella L. Organic acid metabolism in plants: from adaptive physiology to transgenic varieties for cultivation in extreme soils // Plant Sci. 2000. V. 160. Р. 1. https://doi.org/10.1016/S0168-9452(00)00347-2Shi D., Wang D. Effects of various salt-alkaline mixed stresses on Aneurolepidium chinense (Trin.) Kitag. // Plant Soil. 2005. V. 271. Р. 15. https://doi.org/10.1007/s11104-004-1307-zGenc Y., Taylor J., Lyons G., Li Y., Cheong J., Appelbee M., Oldach K., Sutton T. Bread wheat with high salinity and sodicity tolerance // Front. Plant Sci. 2019. V. 10. Р. 1280. https://doi.org/10.3389/fpls.2019.01280Иванищев В.В., Евграшкина Т.Н., Бойкова О.И., Жуков Н.Н. Засоление почвы и его влияние на растения // Известия Тульского государственного университета. Науки о земле. 2020. № 3. С. 28.Иванова Л.А., Чанчикова А.Г., Ронжина Д.А., Золотарева Н.В., Косульников В.В., Кадушников Р.М., Иванов Л.А. Акклимация листьев луговых растений разных функциональных типов к экспериментальному потеплению климата // Физиология растений. 2016. Т. 63. С. 860. https://doi.org/10.7868/S0015330316050067Кусакина М.Г., Суворов В.И., Чудинова Л.А. Большой практикум “Биохимия”. Лабораторные работы: учеб. Пособие. Перм. гос. нац. исслед. ун-т. Пермь, 2012. 148 с.Bates L., Waldren P.P., Teare J.D. Rapid determination of proline of water stress studies // Plant Soil. 1973. V. 39. P. 205. https://doi.org/10.1007/BF00018060Курдюков Е.Е., Водопьянова О.А., Моисеева И.Я., Семенова Е.Ф. Методика количественного определения суммы флавоноидов в листьях моринги масличной (Moringa oleifera) // Вест. Моск. ун-та. Сер 2. Химия. 2021. Т. 62. С. 380.Руководство по методам контроля качества и безопасности биологически активных добавок к пище. М.: Федеральный центр госсанэпиднадзора Минздрава России, 2004. 240 с.Веселов Д.С., Маркова И.В., Кудоярова Г.Р. Реакция растений на засоление и формирование солеустойчивости // Успехи современной биологии. 2007. Т. 127. № 5. С. 482.Захарин А.А., Паничкин Л.А. Модель протонного барьера. Полная односторонняя проницаемость клеток корня для воды под влиянием избытка протонов в апопласте // Известия ТСХА. 2005. № 3. С. 69.Орлова Ю.В., Майорова О.В., Халилова Л.А., Мясоедов Н.А., Неделяева О.И., Попова Л.Г., Балнокин Ю.В. Накопление и распределение неорганических ионов в тканях органов галофита Suaeda altissima (L.) Pall. в условиях засоления // Известия Уфимского научного центра РАН. 2018. № 3. С. 107. https://doi.org/10.31040/2222-8349-2018-4-3-107-114Guo R., Yang Z., Li F., Yan C., Zhong X., Liu Q., Xia X., Li H., Zhao L. Ionomic and metabolic responses to neutral salt or alkaline salt stresses in maize (Zea mays L.) seedlings // BMC Plant Biol. 2017. V. 17. Р. 1. https://doi.org/10.1186/s12870-017-0994-6Roy S.J., Negrão S., Tester M. Salt resistant crop plant // Curr. Opin. Biotechnol. 2014. V. 26. Р. 115. https://doi.org/10.1016/j.copbio.2013.12.004Yan H., Zhao W., Sheng Y., Shi D., Zhou D. Effects of alkali-stress on Aneurolepidium chinense and Helianthus annuus // Chin. J. Appl. Ecol. 2005. V. 16. P. 1497.Кузнецов В.В., Шевякова Н.И. Пролин при стрессе: биологическая роль, метаболизм, регуляция // Физиология растений. 1999. Т. 46. С. 321.Радюкина Н.Л., Шашкунова А.В., Шевякова Н.И., Кузнецов В.В. Участие пролина в системе антиоксидантной защиты шалфея при действии NaCl и параквата // Физиология растений. 2008. Т. 55. С. 721.Загоскина Н.В., Назаренко Л.В. Активные формы кислорода и антиоксидантная система растений// Вестник МГПУ. Сер. Естественные науки. 2016. Т. 2. № 22. С. 9.