Редокс-реакции у Hydrocharis morsus-ranae L. в условиях техногенной нагрузки

Aquatic ecosystems are very sensitive to industrial impacts, and, therefore, it is increasingly important to study the mechanisms underlying the tolerance of aquatic organisms to water pollution. Heavy metals (HMs) are among the most common and toxic pollutants of aquatic ecosystems. They have a particularly strong effect on macrophytes, which are in close contact with the aquatic environment and can accumulate metals in considerable quantities. Hydrocharis morsus-ranae L. is a floating macrophyte (pleistophyte) with a high capacity for accumulation of HMs. The aim of the present study was to assess the effect of industrial pollution on the redox reactions in H. morsus-ranae and to identify the role of low molecular weight antioxidants in adaptation of this macrophyte to unfavorable conditions. A comparative analysis of the physiological and biochemical characteristics of H. morsus-ranae from two (reference and impacted) water bodies was carried out. The study revealed an increased level of lipid peroxidation products in the leaves of H. morsus-ranae under industrial impact, which indicates oxidative stress. Nevertheless, this floating plant demonstrated fairly high resistance to adverse conditions, due to the synthesis of non-enzymatic antioxidants such as proline and soluble protein thiols. Revealing the response of macrophytes to pollution of water bodies will help predict the state of aquatic ecosystems with an increase in anthropogenic pressureВодные экосистемы характеризуются высокой чувствительностью к техногенным нагрузкам, поэтому все более актуальным является изучение механизмов устойчивости гидробионтов к загрязнению водных объектов. Тяжелые металлы (ТМ) относятся к наиболее распространенным и токсичным поллютантам гидроэкосистем. Особенно сильное воздействие они оказывают на макрофиты, которые контактируют с водной средой и могут накапливать металлы в значительных количествах. Hydrocharis morsus-ranae L. относится к плавающим макрофитам (плейстофитам), обладающим высокой аккумулятивной способностью по отношению к ТМ. Цель исследования – оценка влияния техногенного загрязнения на редокс-реакции у H. morsus-ranae, а также выявление роли низкомолекулярных антиоксидантов в его адаптации к неблагоприятным условиям. Проведен сравнительный анализ физиолого-биохимических характеристик H. morsus-ranae из двух водных объектов (фон и импакт). Исследование определило повышенный уровень содержания продуктов перекисного окисления липидов в листьях H. morsus-ranae в условиях техногенного воздействия, что свидетельствует об окислительном стрессе. Тем не менее этот макрофит продемонстрировал достаточно высокую устойчивость к неблагоприятным условиям, что стало возможным благодаря синтезу таких неэнзиматических антиоксидантов, как пролин и растворимые белковые тиолы. Выявление ответных реакций макрофитов на загрязнение водных объектов будет способствовать прогнозированию состояния гидроценозов при усилении антропогенного прессинг

Содержание фенольных соединений в листьях Platanthera bifolia из естественной и трансформированных экосистем на разных стадиях развития орхидеи

The representatives of the family Orchidaceae Juss. are often used as a source of natural antioxidants, including phenolic compounds, which play an important role in plant resistance under stressful conditions. This study investigates the content of lipid peroxidation products and soluble phenolic compounds in flowering plants of Platanthera bifolia (L.) Rich. growing in natural (forest park) and transformed (fly ash dumps of Thermal Power Stations) ecosystems of the Middle Urals, Russia, as well as the content of flavonoids at different stages of orchid development. Research has shown that in disturbed habitats, P. bifolia is capable of forming abundant populations containing a significant portion of the flowering plants. Additionally, flowering orchids from fly ash dumps contained an average 20 % more lipid peroxidation products, which indicated a shift in the redox balance towards oxidative processes. An increase by 2.4 times on average in the content of phenolic compounds, particularly flavonoids, was observed at all developmental stages of the plants growing in the transformed ecosystems. Regardless of the growing conditions, the non-flowering mature individuals were characterized by a minimum content of flavonoids, probably due to pre-generative metabolic restructuring. Yet, in the period of orchid blooming, the flavonoid content in their leaves increased again in all study sites. At the same time, the flavonoid proportion of the total soluble phenolic compounds was 42 % in the natural habitat, increasing to 66 % on average in the transformed ecosystems. Thus, flavonoids are involved in the protective adaptive responses of P. bifolia, not only ensuring the survival of this orchid but also contributing to the implementation of its ontogenetic programПредставители семейства Orchidaceae Juss. нередко являются источником природных антиоксидантов, к числу которых относятся фенольные соединения, играющие важную роль в формировании устойчивости растений к стрессовым факторам. Изучено содержание продуктов перекисного окисления липидов (ПОЛ) и растворимых фенольных соединений у генеративных особей Platanthera bifolia (L.) Rich., произрастающих в естественной (лесопарк) и трансформированных (золоотвалы ГРЭС) экосистемах Среднего Урала, а также содержание флавоноидов в листьях орхидеи на разных стадиях ее развития. Обнаружено, что в нарушенных местообитаниях P. bifolia способна формировать ценопопуляции с высокой численностью и значительным вкладом в возрастной спектр генеративных особей. При этом цветущие орхидеи с золоотвалов содержали в среднем на 20 % больше продуктов ПОЛ, что свидетельствует о сдвиге редокс-баланса в сторону окислительных процессов. Кроме того, у растений, произрастающих в трансформированных экосистемах, наблюдалось увеличение содержания фенольных соединений, в частности флавоноидов (в среднем в 2,4 раза), на всех изученных стадиях. Независимо от условий произрастания виргинильные особи характеризовались минимальным содержанием флавоноидов, вероятно, из-за метаболических перестроек в период закладки генеративных органов. В период цветения количество флавоноидов в листьях орхидеи снова увеличивалось на всех участках. При этом доля флавоноидов от общего содержания фенольных соединений возрастала от 42 % в естественном фитоценозе до 66 % в среднем в трансформированных экосистемах. Сделано заключение, что флавоноиды участвуют в защитно-приспособительных реакциях P. bifolia, не только обеспечивая выживание этой орхидеи, но и способствуя реализации ее онтогенетической программ