Antioksidativni kapacitet, tolerantnost na oksidativni stres i životna sposobnost uljane repice

Abstract

Visoke koncentracije soli u zemljištu dovode do oksidativnog stresa u biljkama usled narušavanja procesa transporta elektrona u pojedinim ćelijskim organelama i nastajanja velike količine toksičnih oblika kiseonika kao što su superoksid-radikal, hidroksi-radikal, vodonik-peroksid i singlet kiseonik. Kako bi neutralisale štetne efekte reaktivnih kiseoničnih vrsta, biljke su razvile mehanizme odbrane poznate kao antioksidativni sistemi koji regulišu količinu navedenih toksičnih vrsta u zavisnosti od potreba. Osnovni cilj ovog istraživanja je bio da se utvrde razlike u biohemijskim i fiziološkim odbrambenim mehanizmima između različitih genotipova uljane repice u uslovima zaslanjenosti, kao i definisanje parametara antioksidativnog statusa koji ukazuju na povećanu tolerantnost ove vrste na veću količinu soli. U radu su prikazani rezultati ispitivanja uticaja različitih koncentracija NaCl (100 mmol/l, 150 mmol/l, 200 mmol/l) na antioksidativne osobine i parametre oksidativnog stresa u početnim fazama razvoja četiri genotipa uljane repice. Takođe, antioksidativni status određen je i u biljkama uljane repice gajene u polukontrolisanim uslovima na tri tipa zimljišta (černozem, solonjec, solončak). Merene su aktivnosti antioksidativnih enzima (SOD, GPx), intenzitet lipidne peroksidacije, količina redukovanog glutationa, kapacitet skevindžer aktivnosti hidroksi-radikala, ukupna antioksidativna aktivnost FRAP metodom i DPPH - skevindžer aktivnosti. Ispitana je i životna sposobnost semena uljane repice u uslovima zaslanjenosti i određeni su klijavost semena i parametri porasta primenom različitih vigor testova. Antioksidativni status u semenu i poniku, kao i životna sposobnost semena ispitani su u godini proizvodnje semena i nakon godinu dana čuvanja u nekontrolisanim uslovima. Dobijeni rezultati ukazuju da postoje jasne razlike između ispitivanih genotipova kada se posmatra aktivnost antioksidativnih enzima (SOD, GPx), neenzimskih antioksidanata (GSH) i intenzitet lipidne peroksidacije kako u nadzemnom delu tako i u korenu. U prvoj godini antioksidativni enzimi su bili aktivniji kada su predstavljali osnovu antioksidativnog zaštitnog sistema, dok su u drugoj godini ispititivanja ovu ulogu iii preuzeli neenzimski antioksidanti. Razlog za ovo je to što enzimi nakon godinu dana čuvanja semena gube aktivnost. Ogled u polukontrolisanim uslovima na različitim tipovima zemljišta ukazivao je da je aktivnost svih ispitivanih parametra antioksdantnog statusa na oba tipa zemljišta bila najveća u fazi nakon zimskog mirovanja jer su biljke, pored sonog stresa, bile izložene i niskim temperaturama. Ispitivanje životne sposobnosti semena u zaslanjenim uslovima pokazalo je da je seme nakon godinu dana čuvanja zadržalo visok stepen fiziološkog kvaliteta samo ukoliko su uslovi za klijanje bili optimalni, dok je pri nastupanju stresnih uslova (već pri najmanjoj kocentraciji NaCl), uočeno značajno smanjenje procenta klijavosti. Rezultati dobijeni ovim istraživanjem se mogu se koristiti kao pokazatelji korisni za izbor tolerantnih genotipova uljane repice u uslovima zaslanjenosti.

High concentrations of salt in soil lead to oxidative stress in plants due to a breach in the process of electron transport in certain cell organelles and to a creation of a large quantity of toxic forms of oxygen such as superoxide radicals, hydroxyl radicals, hydrogen peroxide and singlet oxygen. In order to neutralise the harmful effects of reactive oxygen species, plans have developed defence mechanisms known as antioxidant systems which regulate the amount of listed toxic forms depending on needs. The main aim of this research is to determine the differences in biochemical and physiological defence mechanisms among different genotypes of oil seed rape within salinity surroundings, as well as to define the parameters of antioxidant statuses that indicate increased tolerance of this species to larger amounts of salt. This paper shows the results of examining the influence of various concentrations of NaCl (100 mmol/l, 150 mmol/l, 200 mmol/l) on antioxidant features and oxidative stress parameters in the initial stages of development of 4 oil seed rape genotypes. Also, the antioxidant status has been determined within oil seed rape plants grown in semi-controlled conditions on 3 types of soil (chernozem, solonetz, solonchak). The following have been measured: the activities of antioxidant enzymes (SOD, GPx), the intensity of lipid peroxidation, the amount of reduced glutathione, the capacity of scavenger activity of hydroxyl radicals, the total antioxidant activity by using the FRAP method, as well as the DPPH scavenger activity. The viability of oil seed rape seeds within salinity has also been examined which has lead to determining the seed germination and the growth parameters by using various vigour tests. The antioxidant status in seeds and seedlings and the seed viability have been tested in the year of seed production after a year of storing them in non-controlled conditions. The results given show that there are clear differences between the examined genotypes when one observes the activity of antioxidant enzymes (SOD, GPx), non-enzyme antioxidants (GSH) and the intensity of lipid peroxidation both in shoots and roots. In the first year, the antioxidant enzymes were more active when they served as the basis for antioxidant protective system, while in the second year of testing non-enzyme antioxidants took over this role. The reason for this is that after a year-long seed storage the enzymes lose their activity. The experiment in semi-controlled conditions on different types of soil was showing that the activity of all tested parameters of antioxidant status on both types of soil was the highest after the winter dormancy phase as the plans, apart from salinity stress, had been exposed to low temperatures too.