Физиология растений, 2022, T. 69, № 2, стр. 189-197

ВВЕДЕНИЕ

Брассиностероиды (БС) – класс растительных полигидроксистероидов, структурно родственных стероидным гормонам позвоночных животных и насекомых [1]. БC играют ключевую роль в поддержании нормального роста растений как в оптимальных условиях, так и при действии неблагоприятных факторов окружающей среды. Предполагается, что модификация сигнального пути БС может быть одним из стратегических направлений решения проблемы адаптации культурных растений [2]. Изученная в последние годы способность БС индуцировать устойчивость растений к “отсроченному” действию стресс-факторов [3, 4] создает дополнительные предпосылки для их использования в растениеводстве в качестве праймирующих агентов. БС оказывают протекторное влияние на растения, подвергающиеся действию абиотических стрессоров различной природы – гипо- и гипертермии, засухи, засоления, тяжелых металлов, гербицидов и т.д. [5–8]. Широкий спектр эффектов БС, вероятно, связан с их способностью регулировать экспрессию ключевых для обеспечения устойчивости растений генов, кодирующих транскрипционные факторы MYB/MYC и WRKY, белки семейства COR, дегидрины, белки теплового шока, белки цитоскелета, антиоксидантные ферменты [2, 8]. От экспрессии этих генов зависит выполнение программ адаптации к стрессорам различной природы. По крайней мере, часть таких эффектов БС реализуется за счет их функционального взаимодействия с другими фитогормонами, в частности, с гиббереллинами, ауксинами [9], цитокининами [10], АБК [11], этиленом и салициловой кислотой (СК) [12].

СК наряду с БС вовлекается в адаптацию растений к стресс-факторам различной природы [13]. Имеются данные, указывающие на участие компонентов салицилатного сигналинга в реализации стресс-протекторных эффектов БС [14]. Однако такие сведения неоднозначны. Так, при заражении корней риса Pythium graminicola БС действовали как факторы вирулентности, усиливая развитие болезни и подавляя защитное действие синтетического аналога СК бензотиадиазола [15]. Иной характер взаимодействия СК и БС обнаружен в экспериментах по повышению устойчивости растений к действию абиотических стрессоров. Например, показано, что экзогенный 24-эпибрассинолид значительно повышал теплоустойчивость растений A. thaliana дикого типа (Col-0), но слабо влиял на резистентность генотипа npr1-1 – мутантов по ключевому гену салицилатного сигналинга [12]. При действии засоления показатель выживаемости npr1-1 не отличался от такового у растений дикого типа, однако при обработке экзогенным 24-эпибрассинолидом повышение солеустойчивости наблюдалось только у растений Col-0 [12].

Комбинированная обработка 24-эпибрассинолидом и СК оказывала более существенные защитные эффекты на растения Brassica juncea при действии токсичных доз свинца, что проявлялось в усиленном накоплении антиоксидантов липидной фазы и хелаторов металлов [16]. Усиление защитного влияния обработки 28-гомобрассинолидом в сочетании с СК показано на растениях Brassica juncea в условиях засоления [17]. При одновременном действии двух фитогормонов в условиях засоления отмечались более высокие показатели устьичной проводимости, фиксации CO₂ и активности нитратредуктазы по сравнению с растениями, обработанными каждым из фитогормонов по отдельности.

Показано, что конъюгаты БС с СК, специально синтезированные с помощью реакций 24-эпибрассинолида и 24-эпикастастерона (ЭК) с ангидридом 2-O-бензилсалициловой кислоты с последующим гидрогенолизом O-бензильных групп, оказывали более заметное влияние на выживание проростков проса после потенциально летального нагрева не только по сравнению с исходными БС, но и со смесью соответствующих БС с СК, взятых в оптимальных концентрациях [18].

Следует отметить, что, несмотря на сложившиеся представления о защитных функциях СК у растений в условиях действия абиотических стрессоров, в ряде исследований показано, что отсутствие эндогенного пула СК может не только не снижать устойчивость растений к действию отдельных неблагоприятных факторов, но и повышать ее. Например, установлено, что растения A. thaliana NahG, трансформированные бактериальной салицилатгидроксилазой и не накапливающие вследствие этого СК, проявляли более высокую устойчивость к действию ионов алюминия [19] и кадмия [20]. Неоднозначной оказалась реакция трансформантов NahG на действие засоления. При умеренном солевом стрессе растения NahG отличались повышенной по сравнению с растениями дикого типа устойчивостью, в то время как при действии высоких концентраций NaCl, их устойчивость оказалась ниже, чем у растений Col-0 [21]. Под влиянием экзогенного пероксида водорода отмечалось ингибирование роста растений дикого типа, но не трансформантов NahG, при этом обработка H₂O₂ повышала солеустойчивость растений обоих генотипов [22]. В связи с этим можно полагать, что повышение солеустойчивости растений экзогенным пероксидом водорода не связано с участием СК как возможного посредника.

Растения NahG могут служить модельным объектом для изучения роли эндогенной СК в проявлении эффектов различных соединений со стресс-протекторным действием. Однако влияние БС на адаптивные реакции таких растений до сих пор не изучено, несмотря на наличие сведений о функциональном взаимодействии БС и СК [12].

Для выяснения возможной роли СК в проявлении протекторного действия БС сравнивали влияние ЭК и его 2-моносалицилата (МСЭК) на солеустойчивость растений A. thaliana дикого типа и салицилатдефицитных трансформантов NahG и состояние их ферментативной антиоксидантной системы. Помимо получения доказательств участия СК в повышении солеустойчивости под действием БС, такие результаты могут быть полезными при оценке возможности практического применения новых синтетических производных БС, в частности МСЭК, для повышения устойчивости растений к засолению.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Для экспериментов использовали 5-недельные растения Arabidopsis thaliana дикого типа (Col-0) и трансформированные геном NahG, кодирующим салицилатгидроксилазу (КФ 1.14.13.1) бактерии Pseudomoms putida [23]. Содержание СК в клетках листьев трансформантов NahG на порядок ниже, чем у растений дикого типа [23]. Семена растений NahG были предоставлены проф. Ж. М. Нейгаузом (Университет Нашатель, Швейцария). Растения выращивали в водной культуре на среде Хогланда с модификациями при температуре 22/16°С (день/ночь) [24], освещении 6000 лк и фотопериоде 10 ч. В таких условиях растения накапливали достаточную биомассу розетки, но еще не переходили к цветению [25].

ЭК или МСЭК, синтезированные в лаборатории химии стероидов Института биоорганической химии НАН Беларуси, вносили в питательную среду и инкубировали на ней растения в течение 24 ч. После этого их переносили на питательную смесь без исследуемых БС, но с добавлением 175 мМ NaCl. После 24-часовой инкубации растений в присутствии хлорида натрия среду заменяли на обычную. Ранее было установлено, что такое воздействие соли не приводило к потере тургора, но вызывало увеличение водного дефицита, усиление ПОЛ и снижение содержания хлорофилла в листьях при дальнейшем росте растений на обычной среде [25].

В первой серии экспериментов с использованием ЭК и МСЭК в концентрациях 0.01, 0.1 и 1 мкМ изучали концентрационную зависимость влияния этих соединений на солеустойчивость растений A. thaliana дикого типа. В качестве критериев стресс-протекторного действия БС использовали изменения водного дефицита, интенсивности ПОЛ и содержания фотосинтетических пигментов в листьях после воздействия на растения 175 мМ NaCl в течение 24 ч.

Во второй серии опытов использовали оптимальные концентрации ЭК и МСЭБ для сравнения их влияния на солеустойчивость растений дикого типа и трансформантов NahG. В этой серии экспериментов определяли активность антиоксидантных ферментов, а также содержание продуктов ПОЛ и фотосинтетических пигментов в листьях. Для анализов использовали развитые розеточные листья 5–6 ярусов. Все показатели за исключением содержания фотосинтетических пигментов определяли сразу после окончания 24‑часового стрессового воздействия.

Водный дефицит оценивали по насыщению интактных листьев водой в течение 12–14 ч и выражали в процентах от общего содержания воды в состоянии полного насыщения [25].

Для определения продуктов ПОЛ, реагирующих с 2-тиобарбитуровой кислотой (преимущественно МДА), листья гомогенизировали в реакционной среде, содержащей 0.25% 2-тиобарбитуровую кислоту в 10% ТХУ, гомогенат помещали в кипящую водяную баню на 30 мин. Затем пробы охлаждали и центрифугировали 15 мин при 10 000 g на центрифуге MPW 350R (MedInstruments, Польша). Оптическую плотность надосадочной жидкости определяли при 532 нм (максимум светопоглощения МДА) и 600 нм (для поправки на неспецифическое светопоглощение) [26]. Содержание МДА выражали в мкмоль/г сухой массы. Сухую массу растений определяли путем высушивания при температуре (103 ± 1°С) до постоянной массы.

Содержание фотосинтетических пигментов анализировали через 2 суток после действия соли на растения. Как показано ранее [22, 25], именно через такое время после стрессового воздействия наблюдалось наиболее заметное снижение содержания хлорофилла в листьях. Пигменты экстрагировали из листьев этанолом и определяли их содержание спектрофотометрическим методом [27]. Их количество выражали в мг/г сухой массы.

Активность антиоксидантных ферментов – супероксиддисмутазы (СОД, КФ 1.15.1.1), каталазы (КАТ, КФ 1.11.1.6) и гваяколпероксидазы (ГПО, КФ 1.11.1.7) – определяли методами, подробно описанными ранее [22]. Свежесрезанные листья гомогенизировали на холоде в 0.15 М K, Na-фосфатном буфере, pH 7.6, содержавшем 0.1 мМ ЭДТА и 1 мМ дитиотрейтола. Гомогенат центрифугировали при 8000 g в течение 10 мин при температуре 2–4°С. Супернатант использовали для анализа. Активность СОД определяли при pH 7.6 по методу, основанному на способности фермента конкурировать с нитросиним тетразолием за супероксидные анионы, образующиеся вследствие аэробного взаимодействия НАДH и феназинметосульфата. Ее выражали в условных единицах/г сухой массы мин. Активность каталазы определяли по количеству пероксида водорода, разложившегося за единицу времени, и выражали в ммоль H₂O₂/г сухой массы мин. При определении активности ГПО в качестве донора водорода использовали гваякол, а в качестве субстрата – пероксид водорода. Активность фермента выражали в условных единицах/г сухой массы мин.

Эксперименты проводили в 3-кратной биологической повторности; каждый опыт независимо воспроизводили 3 раза. На рисунках и в таблице приведены средние величины и их стандартные ошибки. Достоверность различий определяли по t-критерию Стьюдента. Кроме специально оговоренных случаев, обсуждаются различия, достоверные при P ≤ 0.05.

РЕЗУЛЬТАТЫ

Концентрационная зависимость стресс-протекторного влияния ЭК и МСЭК на растения Arabidopsis thaliana дикого типа

Воздействие NaCl вызывало увеличение водного дефицита листьев (рис. 1). Предварительная обработка как ЭК, так и МСЭК в разных концентрациях смягчала его проявление. Однако влияние изучаемых БС на этот показатель проявлялось на уровне тенденции и было значимым лишь при P ≤ 0.1. В связи с этим различий в эффектах ЭК и МСЭК зафиксировать не удалось.

Рис. 1.

Водный дефицит листьев A. thaliana дикого типа (Col-0) при обработке ЭК, МСЭК в условиях солевого стресса (175 мМ NaCl, 24 ч). 1 – контроль; 2 – NaCl (175 мМ); 3 – NaCl (175 мМ) + ЭК (0.01 мкМ); 4 – NaCl (175 мМ) + ЭК (0.10 мкМ); 5 – NaCl (175 мМ) + + ЭК (1.00 мкМ); 6 – NaCl (175 мМ) + МСЭК (0.01 мкМ); 7 – NaCl (175 мМ) + МСЭК (0.10 мкМ); 8 – NaCl (175 мМ) + МСЭК (1.00 мкМ). Одинаковыми латинскими буквами обозначены величины, различия между которыми не достоверны при P ≤ 0.05.

После 24 ч воздействия 175 мМ NaCl содержание продуктов ПОЛ в листьях увеличивалось почти на 40% (рис. 2). Обработка ЭК во всех трех исследуемых концентрациях частично снимала проявление окислительного стресса, вызываемое действием хлорида натрия. Протекторное действие МСЭК было более эффективным: это соединение в минимальной концентрации (0.01 мкМ) частично, а в более высоких (0.1 и 1 мкМ) почти полностью устраняло повышение содержания МДА в листьях, вызываемое солевым стрессом (рис. 2).

Рис. 2.

Влияние ЭК и МСЭК на содержание МДА (% к контролю без стресса) в листьях A. thaliana дикого типа после 24-часового воздействия 175 мМ NaCl. 1 – без обработки ЭК и МСЭК; 2 – ЭК; 3 – МСЭК. Одинаковыми латинскими буквами обозначены величины, различия между которыми не достоверны при P ≤ 0.05.

Инкубация растений на среде с добавлением хлорида натрия вызывала не только окислительный стресс в листьях, но и существенно (на 27%) уменьшала содержание хлорофиллов a и b (табл. 1). Обработка растений ЭК в концентрации 0.1 мкМ способствовала сохранению пула хлорофиллов. При действии ЭК в концентрациях 0.01 и 1 мкМ его защитные эффекты не были статистически значимыми при P ≤ 0.05. Стабилизирующее влияние МСЭК на пул хлорофиллов было более существенным и проявлялось во всем диапазоне исследуемых концентраций (табл. 1). Наибольший протекторный эффект обнаружили при использовании МСЭК в концентрации 0.1 мкМ.

Таблица 1.

Влияние различных концентраций ЭК и МСЭК на содержание фотосинтетических пигментов (мг/г сухой массы) в листьях A. thaliana (Col-0) после 24-часового воздействия NaCl

Вариант	Хлорофилл a	Хлорофилл b	Хлорофиллы a + b	Каротиноиды
Контроль	11.17 ± 0.19a*	5.49 ± 0.07a	16.66 ± 0.20a	1.93 ± 0.06b
NaCl (175 мМ)	8.16 ± 0.14c	4.02 ± 0.06c	12.18 ± 0.15d	2.02 ± 0.06b
NaCl (175 мМ) + ЭК (0.01 мкМ)	8.48 ± 0.16c	4.29 ± 0.07c	12.77 ± 0.17d	2.26 ± 0.08ab
NaCl (175 мМ) + ЭК (0.10 мкМ)	9.22 ± 0.16b	4.65 ± 0.08bc	13.87 ± 0.18c	2.43 ± 0.07a
NaCl (175 мМ) + ЭК (1.00 мкМ)	8.78 ± 0.14c	4.08 ± 0.08c	12.86 ± 0.16cd	2.35 ± 0.10ab
NaCl (175 мМ) + МСЭК (0.01 мкМ)	9.12 ± 0.18bc	4.64 ± 0.10bc	13.76 ± 0.21c	2.17 ± 0.08ab
NaCl (175 мМ) + МСЭК (0.10 мкМ)	10.06 ± 0.16b	5.33 ± 0.07a	15.39 ± 0.17b	2.40 ± 0.08a
NaCl (175 мМ) + МСЭК (1.00 мкМ)	9.37 ± 0.19bc	4.88 ± 0.09b	14.25 ± 0.21c	2.35 ± 0.10ab

Примечание. *Одинаковыми латинскими буквами обозначены величины, различия между которыми не достоверны при P ≤ 0.05.

Содержание каротиноидов в листьях после воздействия 175 мМ NaCl существенно не изменялось. Обработка ЭК и МСЭК в концентрации 0.1 мкМ вызывала значимое увеличение содержания каротиноидов в листьях в условиях солевого стресса, эффект других концентраций изучаемых БС проявлялся на уровне тенденции (табл. 1).

В целом можно констатировать, что наиболее заметный защитный эффект ЭК и его моносалицилата проявлялся в концентрации 0.1 мкМ. Эту концентрацию использовали в дальнейших экспериментах по сравнению влияния ЭК и МСЭК на солеустойчивость A. thaliana дикого типа и салицилатдефицитных трансформантов и функционирование антиоксидантной системы растений двух генотипов.

Влияние ЭК и МСЭК на солеустойчивость салицилатдефицитного трансформанта NahG растений Arabidopsis thaliana

Растения салицилатдефицитного трансформанта NahG проявляли более высокую базовую устойчивость к действию 175 мМ NaCl по сравнению с растениями дикого типа (рис. 3). Так, если у растений дикого типа под влиянием стрессора содержание МДА возрастало почти на 40%, то у растений NahG оно увеличивалось лишь на 18%. Суммарное содержание хлорофиллов у растений дикого типа после солевого воздействия снижалось почти на треть, в то время как у трансформанта такое снижение составило всего 12% (рис. 4). Содержание каротиноидов при солевом стрессе у растений обоих генотипов существенно не изменялось.

Рис. 3.

Содержание МДА в листьях A. thaliana дикого типа (Col-0) и салицилатдефицитных трансформантов (NahG) после 24-часового воздействия 175 мМ NaCl. 1 – контроль; 2 – NaCl (175 мМ); 3 – NaCl (175 мМ) + ЭК (0.10 мкМ); 4 – NaCl (175 мМ) + МСЭК (0.10 мкМ). Одинаковыми латинскими буквами обозначены величины, различия между которыми не достоверны при P ≤ 0.05.

Рис. 4.

Содержание хлорофиллов (а) и каротиноидов (б) в листьях A. thaliana дикого типа (Col-0) и салицилатдефицитных трансформантов (NahG) при действии NaCl и брассиностероидов. 1 – контроль; 2 – NaCl (175 мМ); 3 – NaCl (175 мМ) + ЭК (0.10 мкМ); 4 – NaCl (175 мМ) + МСЭК (0.10 мкМ). (а) светлая часть столбиков – хлорофилл a, темная – хлорофилл b. Одинаковыми латинскими буквами обозначены величины, различия между которыми не достоверны при P ≤ 0.05.

Обработка ЭК и МСЭК, препятствуя развитию окислительного стресса и способствуя сохранению пула хлорофиллов в условиях действия NaCl у растений дикого типа, почти не оказывала такого влияния на растения NahG (рис. 3, 4). Под влиянием ЭК и МСЭК приблизительно в одинаковой степени повышалось содержание каротиноидов в листьях растений A. thaliana Col-0. При этом обработка исследуемыми БС не влияла на содержание каротиноидов у салицилатдефицитных растений (рис. 4). Таким образом, можно констатировать отсутствие существенного влияния как ЭК, так и его моносалицилата на солеустойчивость трансформанта NahG.

Влияние ЭК и МСЭК на ферментативную антиоксидантную систему растений при солевом стрессе

После воздействия NaCl у растений A. thaliana дикого типа существенно снижалась активность СОД (рис. 5а). У салицилатдефицитного трансформанта активность фермента сохранялась на уровне контрольных значений. Обработка ЭК не влияла на активность СОД у растений дикого типа. В то же время воздействие МСЭК приводило к существенному повышению активности фермента у этих растений в условиях солевого стресса (рис. 5а). Обработка ЭК и МСЭК не вызывала изменений активности СОД в листьях трансформантов NahG.

Рис. 5.

Активность СОД (а), КАТ (б) и ГПО (в) в листьях A. thaliana дикого типа (Col-0) и салицилатдефицитных трансформантов (NahG) при действии N-aCl и брассиностероидов. 1 – контроль; 2 – NaCl (175 мМ); 3 – NaCl (175 мМ) + ЭК (0.10 мкМ); 4 – NaCl (175 мМ) + МСЭК (0.10 мкМ). Одинаковыми латинскими буквами обозначены величины, различия между которыми не достоверны при P ≤ 0.05.

Активность КАТ после стрессового воздействия NaCl у растений обоих исследуемых генотипов существенно не изменялась (рис. 5б). У растений дикого типа под влиянием ЭК активность КАТ не изменялась, в то же время обработка МСЭК вызывала ее повышение. Исследуемые БС не оказывали влияния на активность КАТ у салицилатдефицитных растений NahG.

Базовая активность ГПО у трансформантов NahG была значительно выше, чем у растений Col-0 (рис. 5в). В ответ на солевой стресс активность фермента повышалась у растений обоих генотипов. Предварительная обработка растений дикого типа ЭК и МСЭК приблизительно в одинаковой степени способствовала дополнительному повышению активности ГПО после воздействия NaCl (рис. 5в). В то же время у растений NahG при обработке ЭК перед солевым стрессом активность ГПО не отличалась от таковой в варианте с действием только NaCl, а обработка МСЭК вызывала даже тенденцию к снижению активности фермента, хотя этот эффект не был значимым при P ≤ 0.05.

ОБСУЖДЕНИЕ

В настоящей работе получены экспериментальные данные, указывающие на вовлечение СК в процесс повышения солеустойчивости растений A. thaliana одним из распространенных БС – ЭК. О значении СК для реализации стресс-протекторных эффектов БС, в частности, свидетельствует отсутствие заметного защитного действия ЭК и МСЭК на растения трансформанты NahG, экспрессирующие бактериальную салицилатгидроксилазу и не способные к накоплению СК. Так, если у растений A. thaliana дикого типа обработка ЭК, и особенно МСЭК, смягчала проявление процесса ПОЛ и деградации хлорофилла при солевом стрессе, то у трансформантов NahG защитные эффекты обоих БС не проявлялись (рис. 3, 4). Также, в отличие от растений дикого типа, у трансформантов NahG под влиянием обработки ЭК и МСЭК не обнаружено повышения ни одного из трех изученных антиоксидантных ферментов (рис. 5).

Как уже отмечалось, в литературе имеются данные о вовлечении ключевого белка салицилатного сигналинга NPR1 в проявление эффектов БС [12]. Этот белок в мономерной форме активирует транскрипционные факторы TGA, контролирующие экспрессию салицилат-чувствительных генов. У мутантов npr1-1 не происходило повышения солеустойчивости в ответ на обработку экзогенным 24-эпибрассинолидом [12]. Эти данные указывают на возможную роль белка NPR1 в передаче сигнала БС, однако они не являются доказательством непосредственного участия СК в реализации эффектов БС. Обнаруженное в нашей работе отсутствие выраженного стресс-протекторного влияния БС на салицилатдефицитные растения NahG можно рассматривать как аргумент в пользу вовлечения эндогенной СК в реализацию эффектов БС. Примечательно, что у трансформантов NahG не происходило изменений активности антиоксидантных ферментов, содержания МДА и хлорофиллов при обработке не только ЭК, но и МСЭК. Такой результат представляется нам достаточно закономерным, поскольку МСЭК использовался в довольно низкой концентрации (0.1 мкМ). В литературе имеются данные о том, что у растений A. thaliana NahG не происходило усиления экспрессии гена PR1, кодирующего ключевой белок, синтезирующийся под влиянием СК, даже при обработке 5 мМ СК, также СК в указанной концентрации не повышала устойчивость салицилатдефицитных трансформантов к заражению патогенным грибом Botrytic cinerea [28]. Отсутствие индукции синтеза белка PR1 при действии экзогенной СК отмечено и в более поздних исследованиях [29]. Высокая активность салицилатгидроксилазы исключает накопление СК растениями NahG даже при ее экзогенном введении в концентрациях, существенно превышающих физиологические.

Отдельного пояснения требует проявившаяся в наших экспериментах повышенная солеустойчивость салицилатдефицитных трансформантов NahG. Такие эффекты наблюдались и в работе, выполненной ранее с использованием более высокой концентрации NaCl – 200 мМ [22]. Также показана способность растений NahG к эффективной стабилизации содержания активных форм кислорода при действии не только солевого стресса, но и экзогенного пероксида водорода [22]. В работе Hao и соавт. [30] сообщается о повышенном соотношении между восстановленным и окисленным глутатионом у растений NahG в условиях умеренного солевого стресса. Одной из причин повышенной устойчивости растений NahG к окислительному стрессу может быть высокая активность ГПО. В свою очередь, условием для ее поддержания у этих растений может быть высокое содержание катехола [31], способного выступать в пероксидазных реакциях в роли восстановителя H₂O₂. В частности, показано положительное влияние экзогенного катехола на прорастание семян A. thaliana в условиях солевого стресса [32]. С другой стороны, показано, что растения NahG, не способные к накоплению СК, но аккумулирующие значительное количество катехола, отличались повышенной устойчивостью к токсическому действию алюминия [19] и кадмия [33]. Тем не менее, при определенных условиях, например, при воздействии высоких концентраций NaCl (400 мМ) устойчивость растений NahG может быть ниже резистентности растений дикого типа [21]. При этом известно, что экзогенная СК может эффективно усиливать адаптацию растений к засолению, хотя ее протекторные эффекты обычно проявляются в довольно узком концентрационном диапазоне. Например, показано, что обработка растений A. thaliana дикого типа 10 мкМ СК повышала их солеустойчивость, в то время как под действием 200 мкМ она снижалась [34].

Есть основания полагать, что наличие остатка СК в конъюгате ЭК (МСЭК) при его попадании в клетки растений за счет гидролиза эфирной связи создает эффект “мягкого” повышения содержания СК и условия для комбинированного синергического действия СК и ЭК. Естественно, это предположение требует специальной экспериментальной проверки. Однако сравнение влияния ЭК и МСЭК на солеустойчивость растений A. thaliana дикого типа показывает значительно более эффективное стресс-протекторное действие последнего (рис. 3, 4). Особенностью действия МСЭК оказалось повышение под его влиянием активности СОД в листьях A. thaliana дикого типа, в то время как ЭК подобного эффекта не проявлял (рис. 5а). Следует отметить, что выраженная способность повышать активность СОД при солевом стрессе на растениях разных видов показана для СК [35], остаток которой содержится в МСЭК. Как известно, СОД является единственным антиоксидантным ферментом, обезвреживающим супероксидный анион-радикал, в связи с чем этот фермент относят к “первому эшелону” антиоксидантной защиты [35]. Примечательно также, что обработка МСЭК, но не обычным ЭК, также повышала активность КАТ у растений Col-0 при солевом стрессе (рис. 5б). Вероятно, одновременное повышение СОД и КАТ способствовало сбалансированному обезвреживанию как супероксидного анион-радикала, так и пероксида водорода, образующегося в реакции с участием СОД. Также исследуемые БС способствовали повышению активности ГПО у растений дикого типа, хотя в этом случае действие ЭК и МСЭК значимо не отличалось (рис. 5в). Изменение активности антиоксидантных ферментов при солевом стрессе под влиянием БС зарегистрировано у растений различных видов [4, 36, 37]. На растениях рапса показано, что обработка ЭК, в отличие от действия 24-эпибрассинолида, вызывала повышение активности пероксидазы при воздействии 150 мМ NaCl, а активность СОД при этом повышалась только под влиянием 24-эпибрассинолида [4]. С другой стороны, обработка 24-эпибрассинолидом и 28-гомобрассинолидом не оказывала влияния на активность СОД и пероксидазы у растений картофеля, подвергнутых действию 100 мМ NaCl. При этом предстрессовое воздействие БС способствовало усилению накопления пролина в условиях засоления [3]. По-видимому, БС, в зависимости от химического строения, видовых особенностей растений и других факторов, могут индуцировать различные компоненты антиоксидантной защиты, находящиеся между собой в функциональном взаимодействии. Так, известно, что пролин является низкомолекулярным компонентом антиоксидантной системы и может находиться в реципрокных отношениях с ее ферментативными компонентами, в первую очередь, с СОД [38, 39].

Еще одним эффектом ЭК и МСЭК, обусловливающим предотвращение развития окислительного стресса, является усиление накопления каротиноидов в листьях растений дикого типа (рис. 4). Известно, что каротиноиды обеспечивают гашение синглетного кислорода и инактивируют пероксидные радикалы, которые генерируются при избыточном возбуждении хлорофилла [40].

Таким образом, в целом исследуемые БС – ЭК и МСЭК – способствовали поддержанию редокс-гомеостаза и сохранению пула фотосинтетических пигментов у растений A. thaliana в условиях солевого стресса. При этом действие МСЭК было более эффективным. Этот факт, а также отсутствие положительного влияния исследуемых БС на показатели редокс-гомеостаза и солеустойчивость трансформантов NahG, не способных накапливать СК, указывают на ее роль в реализации стресс-протекторного действия БС. При этом конъюгат ЭК, содержащий остаток СК (МСЭК) и превосходящий по интенсивности защитного действия ЭК, можно рассматривать в качестве физиологически активного вещества со стресс-протекторными эффектами, перспективного для практического применения.

Авторы благодарны к.б.н. Т. О. Ястреб за ценные методические консультации.

Настоящая статья не содержит каких-либо исследований с использованием людей и животных в качестве объектов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.