Вісн. Харків. нац. аграрн. ун-ту. Сер. Біологія, 2019, вип. 1 (46), с. 54-62


https://doi.org/10.35550/vbio2019.01.054




АНТИОКСИДАНТНІ ЕФЕКТИ ФУНГІЦИДУ СЕДАКСАНУ ЗА ДІЇ ОСМОТИЧНОГО СТРЕСУ НА ПРОРОСТКИ КУКУРУДЗИ 


М. А. Шкляревський1, М. В. Швиденко1, Г. А. Лугова1,
Т. О. Ястреб1, Ю. В. Карпець1, Ю. Є. Колупаєв1, 2

1Харківський національний аграрний університет ім. В.В. Докучаєва
(Харків, Україна)
E-mail:
plant_biology@ukr.net
2Харківський національний університет ім. В.Н. Каразіна
(Харків, Україна)



Досліджували вплив фунгіциду седаксан (інгібітор сукцинатдегідрогенази – суміш транс- і цис-ізомерів N-[2-(1,1’-біциклопропіл)-2-ілфеніл]-3-(дифторометил)-1-метил-1-H-піразол-4-карбоксаміду) на стійкість проростків кукурудзи (Zea mays L.) різних генотипів до осмотичного стресу (пророщування насіння на 9% розчині ПЕГ 6000). Найвища чутливість до нестачі вологи виявлялася у гібрида PR38N86, дещо менша – у гібрида Ротанго, найбільшу стійкість до зневоднення виявляв гібрид Аріоссо. Обробка насіння седаксаном в концентраціях 0,1 і 1 мг/мл істотно пом'якшувала негативний вплив осмотичного стресу на накопичення біомаси пагонів і коренів. Позитивний вплив седаксану на нестійкі гібриди був помітнішим. Під впливом осмотичного стресу в проростках кукурудзи всіх трьох генотипів підвищувався вміст продукту пероксидного окиснення ліпідів малонового діальдегіду. Обробка седаксаном значно зменшувала прояв окиснювального стресу. У стресових умовах у гібридів Аріоссо і PR38N86 відзначалося підвищення активності супероксиддисмутази, обробка насіння седаксаном нівелювала цей ефект. Активність каталази за осмотичного стресу підвищувалася тільки у гібрида PR38N86, при цьому седаксан не впливав на величини активності ферменту. Під впливом осмотичного стресу в проростках накопичувався пролін, найбільшою мірою у стійкого гібрида Аріоссо, у гібридів Аріоссо і Ротанго відначалося також деяке збільшення вмісту цукрів. Обробка насіння фунгіцидом седаксан не впливала на ці показники. Зроблено висновок, що седаксан чинить на проростки кукурудзи антиоксидантну дію, можливо, пов'язану з пригніченням сукцинатдегідрогенази, яка вважається одним із джерел утворення активних форм кисню в мітохондріях в умовах стресу.


Ключові слова: Zea mays, осмотичний стрес, стійкість, окиснювальний стрес, антиоксидантна система, осмопротекторна система, седаксан

 


ЛІТЕРАТУРА


1. Karpets Yu.V., Kolupaev Yu.E., Grigorenko D.O., Firsova K.M. 2016. Response of barley plants of various genotypes to soil drought and influence of nitric oxide donor. Bull. Kharkiv Natl. Agrar. Univ. Ser. Biology. (Visn. Hark. nac. agrar. univ., Ser. Biol.). 2 (38) : 94-105.
 
2. Karpets Yu.V., Kolupaev Yu.E., Yastreb T.O., Lugovaya G.A., Zayarnaya E.Yu. 2016. Bull. Kharkiv Natl. Agrar. Univ. Ser. Biolo-gy. (Visn. Hark. nac. agrar. univ., Ser. Biol.). 3 (39) : 39-47.
 
3. Kolupaev Yu.E., Vayner A.A. 2014. Mecha-nisms of the stress-protective effect of brassinosteroids on plants. Agrokhimiya. 7 : 69-84.
 
4. Kolupaev Yu.E., Karpets Yu.V., Yastreb T.O., Lugovaya A.A. 2016. Signal mediators in realization of physiological effects of stress phytohormones. Bull. Kharkiv Natl. Agrar. Univ. Ser. Biology. (Visn. Hark. nac. agrar. univ., Ser. Biol.). 1 (37) : 42-62.
 
5. Kolupaev Yu.E., Karpets Yu.V., Yastreb T.O., Firsova E.N. 2017. Protective effect of inhibitors of succinate dehydrogenase on wheat seedlings during osmotic stress. Appl. Biochem. Microbiol., 53 (3) : 353-358. Doi: 10.1134/S0003683817030097
https://doi.org/10.1134/S0003683817030097
 
6. Kolupaev Yu.E., Kokorev A.I. 2019. Antiox-idant system and plant resistance to water deficit. Fiziol. rast. genet. 2019. 51 (1) : 28-54. Doi: https://doi.org/10.15407/frg2019.01.028
https://doi.org/10.15407/frg2019.01.028
 
7. Kolupaev Yu.E., Ryabchun N.I., Vayner A.A., Yastreb T.O., Oboznyi A.I. 2015. Anti-oxidant enzyme activity and osmolyte con-tent in winter cereal seedlings under harden-ing and cryostress. Russ. J. Plant Physiol. (Fiziologiya Rastenii). 62 (4) : 499-506. Doi: org/10.1134/S1021443715030115
https://doi.org/10.1134/S1021443715030115
 
8. Kravchenko R.V. Agrobiologicheskoe obos-novaniye polucheniya stabilnykh urozhaev zerna kukuruzy v usloviyakh stepnoi zony Tsentralnogo Predkavkaziya (Agrobiological rationale for obtaining stable yields of corn grain in the conditions of the steppe zone of the Central Ciscaucasia). Stavropol : 208 p.
 
9. Kreslavski V.D., Allakhverdiev S.I., Los D.A., Kuznetsov V.V. 2012. Signaling role of reactive oxygen species in plants under stress. Russ. J. Plant Physiol. (Fiziologiya Rastenii). 59 (2) : 141-154. Doi. org/10.1134/S1021443712020057
https://doi.org/10.1134/S1021443712020057
 
10. Molodchenkova O.O. 2008. Influence of sal-icylic acid on the return reactions of seed-lings of corn at the abiotic stresses. Bull. Kharkiv Natl. Agrar. Univ. Ser. Biology. (Visn. Hark. nac. agrar. univ., Ser. Biol.). 3 (15) : 24-32.
 
11. Fazlieva, E.R., Kiseleva, I.S., Zhuikova, T.V. 2012. Antioxidant activity in the leaves of Melilotus albus and Trifolium medium from manmade disturbed habitats in the Middle Urals under the influence of copper. Russ. J. Plant Physiol. (Fiziologiya Rastenii). 59 : 333-338. Doi: org/10.1134/S1021443712030065
https://doi.org/10.1134/S1021443712030065
 
12. Chmeleva S.I., Kucher E.N., Dashkevich Y.O., Sіtnik M.I. 2014. The influence of drug zircon on the growth and development of corn plants at the early stages of ontogeny in conditions of drought. Uchenye zapiski Tav-richeskogo nats. un-ta im. V.I. Vernadskogo. Ser. "Biologiya, khimiya". 27 (66) : 223-231.
 
13. Anjum S.A., Ashraf U., Tanveer M., Khan I., Hussain S., Shahzad B., Zohaib A., Abbas F., Saleem M.F., Ali I., Wang L.C. 2017. Drought induced changes in growth, osmolyte accu-mulation and antioxidant metabolism of three maize hybrids. Front. Plant Sci. 6 : 69. Doi: 10.3389/fpls.2017.00069
https://doi.org/10.3389/fpls.2017.00069
 
14. Bartoli C.G., Gomez F., Martinez D.E., Guiamet J.J. 2004. Mitochondria are the main target for oxidative damage in leaves of wheat (Triticum aestivum L.). J. Exp. Bot. 55 : 1663-1669. Doi: org/10.1093/jxb/erh199
https://doi.org/10.1093/jxb/erh199
 
15. Bartoli C.G., Casalongueb C.A., Simontac-chia M., Marquez-Garciac B., Foyer C.H. 2013. Interactions between hormone and re-dox signalling pathways in the control of growth and cross tolerance to stress. Envi-ron. Exp. Bot. 94 : 73-88. Doi: org/10.1016/j.envexpbot.2012.05.003
https://doi.org/10.1016/j.envexpbot.2012.05.003
 
16. Bates L.S., Walden R.P., Tear G.D. 1973. Rapid determination of free proline for wa-ter stress studies. Plant Soil. 39 : 205-210.
https://doi.org/10.1007/BF00018060
 
17. Chaves M.M., Oliveira M.M. 2004. Mecha-nisms underlying plant resilience to water deficits: Prospects for water saving agricul-ture. J. Exp. Bot. 55 : 2365-2384. Doi: org/10.1093/jxb/erh269
https://doi.org/10.1093/jxb/erh269
 
18. Cvetkovska M., Vanlerberghe G.C. 2013. Al-ternative oxidase impacts the plant response to biotic stress by influencing the mitochon-drial generation of reactive oxygen species. Plant Cell Environ. 36 : 721-732. Doi: 10.1111/pce.12009
https://doi.org/10.1111/pce.12009
 
19. Ebbinghaus D., Häuser-Hahn I., Dittgen J. 2010. Use of succinate dehydrogenase in-hibitors for increasing the resistance of plants or parts of plants to abiotic stress. Pat. US 20100324101 A1 https://www.google.com/patents/US20100324101
 
20. Foyer C.H., Shigeoka S. 2011. Understanding oxidative stress and antioxidant functions to enhance photosynthesis. Plant Physiol. 155 : 93-100. Doi: org/10.1104/pp.110.166181
https://doi.org/10.1104/pp.110.166181
 
21. Gill S.S., Tuteja N. 2010. Reactive oxygen species and antioxidant machinery in abiotic stress tolerance in crop plants. Plant Physiol. Biochem. 48 : 909-930. Doi: 10.1016/j.plaphy.2010.08.016
https://doi.org/10.1016/j.plaphy.2010.08.016
 
22. Gleason C., Huang S., Thatcher L., Foley R.C., Anderson C.R., Carroll A.J., Millar A.H., Singh K.B. 2011. Mitochondrial com-plex II has a key role in mitochondrial-derived reactive oxygen species influence on plant stress gene regulation and defense. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 108 : 10768-10773. Doi: org/10.1073/pnas.1016060108
https://doi.org/10.1073/pnas.1016060108
 
23. Habibi G. 2012. Exogenous salicylic acid al-leviates oxidative damage of barley plants under drought stress. Acta Biol. Szeged. 56 : 57-63.
 
24. Huang S., Millar A.H. 2013. Succinate dehy-drogenase: the complex roles of a simple en-zyme. Curr. Opin. Plant Biol. 16 (3) : 344-349. Doi: 10.1016/j.pbi.2013.02.007
https://doi.org/10.1016/j.pbi.2013.02.007
 
25. Jeschke P. 2016. Progress of modern agricul-tural chemistry and future prospects. Pest. Manag. Sci. 72 : 433-455. Doi: 10.1002/ps.4190
https://doi.org/10.1002/ps.4190
 
26. Li X., Liu F. 2016. Drought stress memory and drought stress tolerance in plants: bio-chemical and molecular basis. In: Hossain M., Wani S., Bhattacharjee S., Burritt, D., Tran, L.S. (eds), Drought Stress Tolerance in Plants, Vol. 1. (pp. 17-44), Springer, Cham. doi: org/10.1007/978-3-319-28899-4_2
https://doi.org/10.1007/978-3-319-28899-4_2
 
27. Ma D., Sun D., Wang C., Li Y., Guo T. 2014. Expression of flavonoid biosynthesis genes and accumulation of flavonoid in wheat leaves in response to drought stress. Plant Physiol. Biochem. 80 : 60-66. Doi: 10.1016/j.plaphy.2014.03.024
https://doi.org/10.1016/j.plaphy.2014.03.024
 
28. Rhoads D.M., Umbach A.L., Subbaiah C.C., Siedow J.N. 2006. Mitochondrial reactive oxygen species. Contribution to oxidative stress and interorganellar signaling. Plant Physiol. 141 : 357-366. Doi: org/10.1104/pp.106.079129
https://doi.org/10.1104/pp.106.079129
 
29. Samota M.K., Sasi M., Singh A. 2017. Impact of seed priming on proline content and anti-oxidant enzymes to mitigate drought stress in rice genotype. Int. J. Curr. Microbiol. App. Sci. 6 (5) : 2459-2466. Doi: org/10.20546/ijcmas.2017.605.275
https://doi.org/10.20546/ijcmas.2017.605.275
 
30. Saruhan N., Saglam A., Kadioglu A. 2012. Salicylic acid pretreatment induces drought tolerance and delays leaf rolling by inducing antioxidant systems in maize genotypes. Ac-ta Physiol. Plant. 34 : 97-106. Doi: org/10.1007/s11738-011-0808-7
https://doi.org/10.1007/s11738-011-0808-7
 
31. Wilkinson S., Davies W. 2010. Drought, ozone, ABA and ethylene: new insights from cell to plant to community. Plant, Cell Envi-ron. 33 : 510-525. Doi: 10.1111/j.1365-3040.2009.02052.x
https://doi.org/10.1111/j.1365-3040.2009.02052.x
 
32. Zeun R., Scalliet G., Oostendorp M. 2013. Biological activity of sedaxane - a novel broad-spectrum fungicide for seed treat-ment. Pest. Manag. Sci. 69 : 527-534. Doi: 10.1002/ps.3405
https://doi.org/10.1002/ps.3405