Dynamics of trypsin inhibitor activityin Hedysarum theinum Krasnob. (Fabaceae Lindl.) plant leaves in differentecological and geographical conditions and by mechanical damage
The object of research was Hedysarum theinum Krasnob, a valuable medicinalplant listed in the Red book of the Republic of Altai. The species is spread in the AltaiMountains in a narrow range of ecological conditions: within the limits of a highmountainouszone of vegetation, in surrounding areas of the wood belt on alpine,subalpine and wood meadows as well as on rocky slopes. Earlier it was revealed,that high trypsin inhybitor activity (TIA) in leaves does not allow to recommendthis species as a perspective fodder plant. It can be used either as a fodder additivewith the high maintenance of biologically-active substances or it can be a source ofvegetative raw material with high TIA, intended for being used for medical purposes.Besides, TIA plays an important adaptive role in plants which is studied insufficientlyfor plants of different groups and, furthermore, for rare species. The purpose of thisresearch is to analyze both seasonal and annual dynamics of TIA in leaves of theH. theinum in different ecological and geographical conditions: introduction to theSiberian Botanical Garden TSU (Tomsk), Central Siberian Botanical Garden SBRAS (Novosibirsk) and in Mountain Altai (Ust-Koksinsky district, piedmont Red) andmechanical damage: the estrangement of the leaves at regular intervals - 1 `, 3`, 5`10` and 15 minutes.The analysis of seasonal activity dynamics in the leaves of the plants, cultured inthe Botanical Garden of Tomsk University, showed that the minimum value of this signhad been revealed in a phase of flowering and it was the case within two years ofsupervision. Both wild samples and those cultured in the Central Siberian BotanicalGarden (Novosibirsk) were characterized by identical TIA dynamics with a maximumin a flowering phase. It is established that the reaction of a separate plant to mechanicaldamages is individual. The TIA activity was tended to increase within the first 5 minutesafter mechanical damage of leaves and then, 15 minutes later after the beginning ofthe experience, the return to the level close to initial was a general tendency. It isestablished that a mechanical damage (the estrangement of leaves) is a convenientmodel for studying the role of TIA in the processes of plant adaptation. The change ofthe TIA in the plants of this species during the growing season and mechanical damagereflects a process that is involved in a number of factors of the immune system, whichshould be considered in the process of introduction of plants of this rare species inSiberia to the new conditions, including its practical use.
Keywords
dynamic,
adaptation,
trypsin inhibitor activity,
Hedysarum theinum Krasnob.,
ингибиторы протеиназ,
адаптация,
механическое повреждение растений,
трипсинингибирующая активность,
Hedysarum theinum Krasnob.Authors
Zhmud Elena V. | Central Siberian Botanical Garden of Siberian Branchof the Russian Academy of Sciences, Novosibirsk | elenazhmu@ngs.ru |
Zinner Nadejda S. | National Research Tomsk State University | zinnerns@sibmail.com |
Dorogina Olga V. | Central Siberian Botanical Garden of Siberian Branchof the Russian Academy of Sciences, Novosibirsk | olga-dorogina@yandex.ru |
Всего: 3
References
Жмудь Е.В., Килина Ю.Г., Дорогина О.В. Трипсинингибирующая активность в листьях растений копеечника альпийского при их отчуждении // Материалы VII Международной научно-практической конференции «Проблемы ботаники Южной Сибири и Монголии» (21-24 октября 2008 г.). Барнаул, 2008. С. 90-92.
Дорогина О.В., Жмудь Е.В. Трипсинингибирующая активность в листьях кормовых бобовых растений // Сибирский вестник сельскохозяйственной науки. 2010б. № 10. С. 23-28.
Жмудь Е.В., Дорогина О.В., Карнаухова Н.А. Межпопуляционная изменчивость и трипсинингибирующая активность Hedysarum gmelinii (Fabaceae) в Горном Алтае // Растительные ресурсы. 2007. Вып. 2. С. 24-30.
Дорогина О.В., Жмудь Е.В. Трипсинингибирующая активность некоторых представителей сем. Fabaceae // Растительные ресурсы. Вып. 1. 2010а. С. 126-133.
Гофман Ю.Я., Вайсблай И.М. Определение ингибитора трипсина в семенах гороха // Прикладная биохимия и микробиология. 1975. Т. 11, № 5. С. 777-783.
Методы биохимического исследования растений / под ред. А.И. Ермакова. Л., 1987. С. 44-45.
Агафонова О.В. (Дорогина), Жмудь Е.В., Крогулевич Р.Е., Черникова Т.С. Содержание флавоноидов, белка и активность ингибиторов трипсина в листьях Trifolium pannonicum Jacq., выращиваемого в Новосибирске // Растительные ресурсы. 2002. Т. 38, вып. 1. С. 86-92.
Сичкарь Л.А., Корчагина Л.Н., Дихтярев С.И. Поиск растительных источников ингибиторов протеиназ // Фармаком. 2001. № 1. С. 1-4.
Веремеенко К.Н. Протеолитические ферменты и их ингибиторы. Новые области применения // Врачебное дело. 1994. № 1. С. 8-13.
Трифонова Е.А., Кочетов А.В., Шумный В.К. Молекулярные механизмы системной устойчивости растений к вирусным инфекциям и способы повышения вирусоустойчивости путем трансгенеза // Успехи современной биологии. 2007. Т. 127, № 1. С. 13-24.
Green T.R., Ryan C.A. Wound-Induced Proteinase Inhibitor in Plant Leaves-Possible Defense Mechanism against Insects // Science. 1972. Vol. 175. P. 776.
Van Loon L.C., Pierpoint W.S., Boller T., Conejero V. Recommendations for naming plant pathogenesis-related proteins // Plant Molecular Biology Reporter. 1994. Vol. 12. P. 245- 264.
Metraux J.P., Nawrath C., Genoud T. Systemic acquired resistance // Euphytica. 2002. Vol. 124. P. 237-243.
Aglika Edreva. Pathogenesis - related proteins: research progress in the last 15 years // Genetic Applied Plant Physiology. 2005. Vol. 31(1-2). P. 105-124.
Фролова С.А. Влияние низкой температуры на активность протеиназно-ингибитор- ной системы растений : автореф. ... канд. биол. наук. Петрозаводск, 2008. 23 с.
Ибрагимов Р.И. Влияние фитотоксичных метаболитов патогенных грибов на активность трипсиноподобных протеиназ и ингибиторов трипсина в проростках пшеницы // Физиология и биохимия культурных растений. 1998. Т. 30, № 2. С. 150-154.
Кладницкая Г.В., Валуева Т.А., Ермолова Н.В. и др. Накопление ингибиторов протеиназ в диффузатах клубней картофеля при инфицировании возбудителем фитофтороза // Физиология растений. 1996. Т. 43, № 5. С. 701-706.
Литвиненко Н.А., Адамовская В.Г., Молодченкова О.О., Моцный И.И. Генетическая устойчивость пшеницы к фузариозу и ее связь с активностью ингибитора трипсина в зерне // Цитология и генетика. 2002. Т. 36, № 2. С. 30-34.
Дунаевский Я.Е., Цыбина Т.А., Белякова Г.А. и др. Ингибиторы протеиназ как антистрессовые белки высших растений // Прикладная биохимия и микробиология. 2005. Т. 41, № 4. С. 392-396.
Мосолов В.В., Валуева Т.А. Протеолитические ферменты. М. : Наука, 1997. 414 с.
Валуева Т.А., Мосолов В.В. Белки-ингибиторы протеиназ в семена. Физиологические функции // Физиология растений. 1999. Т. 46, № 3. С. 379-387.
Жмудь Е.В. Зиннер Н.С. Содержание белка и активность ингибиторов трипсина в листьях интродуцируемых в Западную Сибирь Hedysarum alpinum и H. theinum (Fabaceae) // Растительные ресурсы. 2011. Вып. 3. С. 103-111.
Мосолов В.В., Валуева Т.А. Растительные белковые ингибиторы протеолитических ферментов. М., 1993. 207 с.
Зиннер Н.С. Кукушкина Т.А., Высочина Г.И., Свиридова Т.П. Биологически активные вещества Hedysarum alpinum L. и H. theinum Krasnob. (Fabaceae), интродуцируемых в Томскую область // Вестник Томского государственного университета. Биология. 2010. № 4(12). С. 116-122.
Сыева С.Я., Шурова М.В. Содержание химических веществ в растениях видов рода
Hedysarum L. Горного Алтая // Материалы VI Международной научно-практической конференции. Барнаул, 2007. Кн. 2. С. 192-197.
Красноборов И.М., Азовцев Г.Р., Орлов В.П. Новый вид рода Hedysarum (Fabaceae) из Южной Сибири // Ботанический журнал. 1985. Т. 70, № 7. С. 968-973.
Курбатский В.И. Флора Сибири. Т. 9: Fabaceae (Leguminoseae). Новосибирск : Наука, 1994. С. 153-166.
Красная книга Республики Алтай (растения): Редкие и находящиеся под угрозой исчезновения виды растений. Новосибирск, 1996. С. 23-24.