vestnik-bio-msuВестник Московского университета. Серия 16. БиологияVestnik Moskovskogo universiteta. Seriya 16. Biologiya0137-0952Lomonosov Moscow State University, School of Biologyvestnik-bio-msu-476Research ArticleФизиология растенийPlant PhysiologyВЛИЯНИЕ УЛЬТРАФИОЛЕТОВОГО ИЗЛУЧЕНИЯ СРЕДНЕВОЛНОВОГО ДИАПАЗОНА НА СОДЕРЖАНИЕ И СПЕКТР ПОЛИАМИНОВ В ЛИСТЬЯХ И КОРНЯХ ДИКОРАСТУЩИХ РАСТЕНИЙTHE EFFECT OF MEDIUM WAVE ULTRAVIOLET RADIATION ON THE CONTENT AND SPECTRUM OF POLYAMINES IN LEAVES AND ROOTS OF WILD-GROWING PLANTSРадюкинаН. Л.RadyukinaN. L.

Россия, 127276, г. Москва, ул. Ботаническая, д. 35

докт. биол. наук, ст. науч. сотр. Института физиологии растений имени К.А. Тимирязева РАН. Тел. 8-499-231-83-59

Botanicheskaya ul. 354, 127276, Moscow, Russia

natrad@yandex.ruИвановЮ. В.IvanovY. V.

Россия, 127276, г. Москва, ул. Ботаническая, д. 35

канд. биол. наук, ст. науч. сотр. Института физиологии растений имени К.А.Тимирязева РАН. Тел. 8-499-231-83-59

Botanicheskaya ul. 354, 127276, Moscow, Russia

ivanovinfo@mail.ruМапеллиС.MapelliS.

National Research Council

via Bassini 15, 20133 Milano, Italy

науч. сотр. Института сельскохозяйственной биологии и биотехнологии Национального совета по научным исследованиям, Милан, Италия. Тел.: +39 0223699 430

National Research Council

via Bassini 15, 20133 Milano, Italy

mapelli@ibba.cnr.itМихееваЛ. Е.MikheevaL. E.

Кафедра генетики, биологический факультет

Россия, 119234, г. Москва, Ленинские горы, д.1, стр. 12

канд. биол. наук, вед. науч. сотр. кафедры генетики биологического факультета МГУ. Тел. 8-495-939-11-79

Department of Genetics, School of Biology

Leninskiye gory 1–12, Moscow, 119234, Russia

lidamikheeva@yandex.ruКарбышеваЕ. А.KarbyshevaE. A.

Кафедра генетики, биологический факультет

Россия, 119234, г. Москва, Ленинские горы, д.1, стр. 12

канд. биол. наук, вед. науч. сотр. кафедры генетики биологического факультета МГУ. Тел. 8-495-939-11-79

Department of Genetics, School of Biology

Leninskiye gory 1–12, Moscow, 119234, Russia

karbisheva@mail.ruИнститут физиологии растений имени К.А. Тимирязева, РАНРоссияTimiryazev Institute of Plant Physiology, Russian Academy of SciencesRussian FederationInstitute of Agricultural Biology and BiotechnologyИталияInstitute of Agricultural Biology and BiotechnologyItalyМосковский государственный университет имени М.В. ЛомоносоваРоссияLomonosov Moscow State UniversityRussian Federation201728072017723179183Copyright © Радюкина Н.Л., Иванов Ю.В., Мапелли С., Михеева Л.Е., Карбышева Е.А., 20172017Радюкина Н.Л., Иванов Ю.В., Мапелли С., Михеева Л.Е., Карбышева Е.А.Radyukina N.L., Ivanov Y.V., Mapelli S., Mikheeva L.E., Karbysheva E.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestnik-bio-msu.elpub.ru/jour/article/view/476

Настоящая работа является продолжением серии работ по изучению кратковременного действия ультрафиолетового излучения средневолнового диапазона (12,5 кДж/м2) на растения. При этом особое внимание уделено быстрому ответу антиоксидантной системы (измерение через 24 ч после облучения). Свободные и конъюгированные формы полиаминов (ПА) путресцинового ряда (путресцин, спермин, спермидин) и кадаверина, как известно, являются частью антиоксидантной системы. В растениях Thellungiella salsuginea, Salvia officinalis L., Plantago major L., Geum urbanum L., выращенных в водной культуре в условиях фитотрона определяли содержание свободных и конъюгированных форм ПА через 24 ч после действия ультрафиолетового излучения средневолнового диапазона. Полученные данные подтверждают существующую гипотезу о наибольшей роли путресцина в защитном ответе растений на действие ультрафиолетового излучения средневолнового диапазона. Повышение содержания этого ПА наблюдалось в листьях трёх из четырёх исследованных растений, и именно изменения в его содержании определяли суммарное повышение уровня свободных ПА. В уровне конъюгированных форм спермина, спермидина и кадаверина не удалось выявить общую тенденцию, и только для конъюгатов путресцина отмечено чёткое повышение. Проведенные исследования позволяют сделать вывод о том, что относительный вклад конкретных форм ПА в защитный ответ определяется прежде всего видовой принадлежностью исследованных растений. Вполне вероятно, что конъюгированные формы ПА могут служить резервом для быстрого восстановления необходимого уровня эндогенных свободных форм ПА.

This work is a continuation of a series of studies on the short-term effects of UV-B radiation (12.5 kJ/m2) on plants with particular attention paid to the rapid response of the antioxidant system (measurement 24 hrs after irradiation). Free and conjugated forms of putrescine polyamines (putrescine, spermine, spermidine) and cadaverine are known to be part of the antioxidant system. In the plants Thellungiella salsuginea, Salvia officinalis L, Plantago major L., and Geum urbanum L. grown in aquatic culture under phytotron conditions, the content of free and conjugated forms of polyamins was determined 24 hrs after the treatment with UV-B. The obtained data confirm the existing hypothesis about the major role of putrescine in the protective response of plants to UV-B irradiation. An increase in the content of this polyamine was observed in the leaves of three of the four plants studied. And it was the changes in its content that determined the total increase in the level of free polyamines. It was not possible to reveal a general trend in the level of conjugated forms of spermine, spermidine and cadaverine, and only for putrescine conjugates there was a clear increase. The data obtained allow to conclude that the relative contribution of specific forms of polyamines to the protective response is determined primarily by the species of the investigated plants. It is likely that conjugated forms of polyamines can serve as a reserve for rapid recovery of the required level of endogenous free forms of polyamines.

дикорастущие растениясвободные полиаминыконъюгированные полиаминыизлучение УФ-Bокислительный стрессантиоксидантная системаwild-growing plantsfree polyaminesconjugated polyaminesUV-B irradiationoxidative stressantioxidant systemReferencesMiura K., Tada Y. Regulation of water, salinity and cold stress responses by salicylic acid // Front. Plant Sci. 2014. Vol. 5. Article 4, doi: https://doi.org/10.3389/fpls.2014.00004.Miura K., Tada Y. Regulation of water, salinity and cold stress responses by salicylic acid // Front. Plant Sci. 2014. Vol. 5. Article 4, doi: https://doi.org/10.3389/fpls.2014.00004.Kuznetsov V.V., Shevyakova N.I. Polyamines and plant adaptation to saline environment // Desert Plants. Biology and Biotechnology / Ed. K.B. Ramawat. Berlin-Heidelberg: Spinger, 2010. P. 261–297.Kuznetsov V.V., Shevyakova N.I. Polyamines and plant adaptation to saline environment // Desert Plants. Biology and Biotechnology / Ed. K.B. Ramawat. Berlin-Heidelberg: Spinger, 2010. P. 261–297.Bouchereau A., Aziz A., Larher F., Martin-Tanguy J. Polyamines and environmental challenges: recent development // Plant Sci. 1999. Vol. 140. N 2. P. 103–125.Bouchereau A., Aziz A., Larher F., Martin-Tanguy J. Polyamines and environmental challenges: recent development // Plant Sci. 1999. Vol. 140. N 2. P. 103–125.Kaur-Sawhney R., Tiburcio A.F., Altabella T., Galston A.W. Polyamines in plants: An overview // J. Cell Mol. Biol. 2003. Vol. 2. N 1. P. 1–12.Kaur-Sawhney R., Tiburcio A.F., Altabella T., Galston A.W. Polyamines in plants: An overview // J. Cell Mol. Biol. 2003. Vol. 2. N 1. P. 1–12.Korolkova D.V., Radyukina N.L., Soshinkova T.N., Mapelli S., Kuznetsov V.V. Effect of spermine treatment on the functioning of Thellungiella salsuginea // Russ. J. Plant Physiol. 2014. Vol. 61. N 1. P. 69–76.Korolkova D.V., Radyukina N.L., Soshinkova T.N., Mapelli S., Kuznetsov V.V. Effect of spermine treatment on the functioning of Thellungiella salsuginea // Russ. J. Plant Physiol. 2014. Vol. 61. N 1. P. 69–76.Minocha R., Majumbar R., Minocha S.C. Poliamines and abiotic stress in plants: a complex relationship // Front. Plant Sci. 2014. Vol. 5. Article 175. P. 6–22.Minocha R., Majumbar R., Minocha S.C. Poliamines and abiotic stress in plants: a complex relationship // Front. Plant Sci. 2014. Vol. 5. Article 175. P. 6–22.Mapelli S., Brambilla I.M., Radyukina N.L., Ivanov Y.V., Kartashov A.V., Reggiani R., Kuznetsov V.V. Free and bound polyamines changes in different plants as a consequence of UV-B light irradiation // Gen. Appl. Plant Physiol. 2008. Vol. 34. N 1–2. P. 55–66.Mapelli S., Brambilla I.M., Radyukina N.L., Ivanov Y.V., Kartashov A.V., Reggiani R., Kuznetsov V.V. Free and bound polyamines changes in different plants as a consequence of UV-B light irradiation // Gen. Appl. Plant Physiol. 2008. Vol. 34. N 1–2. P. 55–66.Radyukina N.L., Shashukova A.V., Mapelli S., Shevyakova N.I., Kuznetsov V.V. Proline controls the level of polyamines in common sage plants under normal conditions and at UV-B irradiation // Russ. J. Plant Physiol. 2010. Vol. 57. N 3. P. 422–429.Radyukina N.L., Shashukova A.V., Mapelli S., Shevyakova N.I., Kuznetsov V.V. Proline controls the level of polyamines in common sage plants under normal conditions and at UV-B irradiation // Russ. J. Plant Physiol. 2010. Vol. 57. N 3. P. 422–429.Radyukina N.L., Kartashov A.V., Ivanov Y.V., Shevyakova N.I., Kuznetsov V.V. Functioning of defense systems in halophytes and glycophytes under progressing salinity // Russ. J. Plant. Physiol. 2007. Vol. 54. N 6. P. 806–815.Radyukina N.L., Kartashov A.V., Ivanov Y.V., Shevyakova N.I., Kuznetsov V.V. Functioning of defense systems in halophytes and glycophytes under progressing salinity // Russ. J. Plant. Physiol. 2007. Vol. 54. N 6. P. 806–815.Son S., Lewis B.A. F ree radical scavenging and antioxidative activity of caffeic acid amide and ester analogues: structure-activity relationship // J. Agric. Food Chem. 2002. Vol. 50. N 3. P. 468–472.Son S., Lewis B.A. F ree radical scavenging and antioxidative activity of caffeic acid amide and ester analogues: structure-activity relationship // J. Agric. Food Chem. 2002. Vol. 50. N 3. P. 468–472.Alcázar R., Altabella T., Marco F., Bortolotti C., Reymond M., Koncz C., Carrasco P., Tiburcio A.F. Polyamines: molecules with regulatory functions in plant abiotic stress tolerance // Planta. 2010. Vol. 231. N 6. P. 1237–1249.Alcázar R., Altabella T., Marco F., Bortolotti C., Reymond M., Koncz C., Carrasco P., Tiburcio A.F. Polyamines: molecules with regulatory functions in plant abiotic stress tolerance // Planta. 2010. Vol. 231. N 6. P. 1237–1249.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.