Тонкослойная хроматография фосфолипидов растений Zea mays (L.) в условиях дефицита кислорода
Аннотация
Факторы внешней среды оказывают существенное влияние на состав и свойства липидов растений. Однако липидный обмен растений в условиях гипо- или аноксии на данный момент изучен гораздо в меньшей степени, чем белковый и углеводный. Исследовали динамику содержания отдельных классов фосфолипидов проростков кукурузы в условиях кратковременной (до суток) гипоксии и среды высоких концентраций диоксида углерода. Пробы фиксировали кипящим изопропанолом и экстрагировали смесью гексан : изопропанол (3:2). После очистки от нелипидных примесей липиды упаривали на роторном испарителе и растворяли в хлороформе. Фосфолипиды выделяли методом тонкослойной хроматографии на пластинках с силикагелем W и далее разделяли на классы на пластинках с силикагелем 60G (Merk, Германия). Показано, что содержание суммарных фосфолипидов в клетках растений в условиях обычной гипоксии снижалось до 82.4% и почти в два раза в среде двуокиси углерода по отношению к аэрируемым проросткам. Установлено, что в растениях кукурузы доминировали такие классы фосфолипидов, как фосфатидилхолин (ФХ) и фосфатилилэтаноламин (ФЭ). Содержание ФХ составляло 13.86±1.00, а ФЭ – 9.98±0.30 мкгР г-1 сыр веса соответственно, что в сумме составляло до 78% от всех фосфолипипов проростков. Отмечено, что соотношение ФХ/ ФЭ в условиях дефицита кислорода возрастало с 1.12 при аэрации до 1.73 при гипоксии и 1.97 в среде повышенных концентрации диоксида углерода. Одновременно в проростках в условиях гипоксии падало содержание фосфатидилсерина и несколько повышалось к концу опыта содержание фосфатидилглицерина. В первые часы опыта в проростках отмечалось увеличение содержания фосфатидных кислот в результате активации соответствующих фосфолипаз. Наблюдаемые изменения в содержании как отдельных классов фосфолипидов, так и суммарных фосфолипидов в клетках проростков кукурузы, проявлялись более значительно в условиях высоких концентраций диоксида углерода, чем гипоксии, вызванной инертным газом.
Проведенные нами исследования подтвердили, что способность растений приспосабливаться к действию повреждающих факторов, включая и дефицит кислорода, в значительной степени обусловлена теми сдвигами, которые происходят в содержании как суммарных фосфолипидов, так и отдельных классов фосфолипидов, включая и фосфатидные кислоты, которые являются продуктам их деградации.
Скачивания
Литература
Kim H.U. Lipid Metabolism in Plants. Plants. 2020; 9(7): 871-874. https://doi.org/10.3390/plants9070871
Cheong B.E., Yu D., Martinez-Seidel F., Ho W.W., Rupasinghe T.W.T., Dolferus R., Roessner U. The Effect of Cold Stress on the Root-Specific Lipidome of Two Wheat Varieties with Contrasting Cold Tolerance. Plants. 2022; 11(10): 1364-1393. https://doi.org/10.3390/plants11101364
Ozolinya N.V., Ghurina V.V., Nest-erkina I.S., Nurminskiy V.N., Dimanima soderzhania fosfolipidod vakuolyarnoi membrany korneplodov stolovoy svekly pri abioticheskih stressah, Russian Journal of Plant Physiology. 2018; 65(5); 358-365. https://doi.org/10.1134/S0015330318050238 (In Russ.)
Tarchevsky I.A., Regulatornaya rol degradacii biopolimerov i lipidov. Russian Journal of Plant Physiology. 1992; 39(6): 1215-1223. (In Russ.)
Norberg P., Lilienberg C., Lipids of plasma membranes prepared from oat root cells: effects of induced water-deficit tolerance. Physiol. Plantarum. 1991; 96(4): 1136-1141. https://doi.org/10.1104/pp.96.4.1136
Novitskaya G.V., Borezyu K.K., Suvorova T.A., Lipidnya sostav plazmalemmy prorostkov ozimoy pshenitsy I ego izmenenia pri ih temperaturnom zakalivanii. Russian Journal of Applied Biochemistry and Biotechnology. 1992; 28(2): 134-139. (In Russ.)
Nokhsorov V., Dudareva L.V., Petrov K.A., Sezonnaya dinamika lipidov I ih zhirnyh kislot v pochkah Betula pendula Roth i Alnus alnobetula subsp. fruticosa (Rupr.) Raus v uxloviyah kriolitozony. Russian Journal of Plant Physiology. 2020; 67(3): 319-328. https://doi.org/10.31857/S0015330320030185 (In Russ.)
Vartapetian B. B. Plant anaerobic stress as a novel trend in ecological physiology, biochemistry, and molecular biology: 2. Further development of the problem, Russian Journal of Plant Physiology. 2005; 53(6): 711-738. https://doi.org/10.1134/S102144370606001X
Behr J.H, Bouchereau A., Berardocco S., Seal C.E., Flowers T.J., Zorb C. Metabolic and physiological ad-justment of Suaeda maritime to combined salinity and hypoxia, Annals of Botany. 2017; 119: 965-976. https://doi.org/10.1093/aob/mcw282
Crawford R.M.M. Walton J.C., Wollen B. “Similaries between post-ischemic injury to animal tissues and post-anoxic injury in plants”, Proceedings of the Royal Society of Edinburg, United Kingdom. 1994; 102B: 325-332.
Generozova I.P., Vartapetian B.B, O fiziologicheskoy roli anaerobno sinteziruemyh lipidov u prorostkov risa Oryza sativa L. Russian Journal of Plant Physiology. 2005; 52(4); 540-548. (In Russ.)
Ershova A.N. Metabolicheskaya adaptacia rastenij k gipoksii i povyshennomu soderzhaniyu dioksid ugleroda. Voronezh. Voronezh State University. 2007. 264 p. (In Russ.)
Ershova A.N., Churikova V.V., Sterligova I.A., Vliyanie kinetina na soderzhanie fosfolipidov prorostkov kuku-ruzy v modificirovannyh gazovyh sredah. Russian Journal of Physiology and Bio-chemistry of cultured plants. 1991; 23(3): 250-256. (In Russ.)
Dongen J. T, Licausi F. Oxygen Sensing and Signaling. Annu. Rev. Plant Biol. 2015; 66: 345-367. https://doi.org/10.1146/annurev-arplant-043014-114813
Shishkova A.E., Shirkova T.V., Emelyanova V.V., Postanoksia: phichinay, posledstvia i vozmozhnye mehanizmy. Russian Journal of Plant Physiology. 2020; 67(1): 50-66. https://doi.org/10.31857/S0015330320010200 (In Russ.)
Ershova A.N., Tyurina I.V. Gaso-chromatographicheskiy analiz zhirnyah kislot fosfolipidov rastenij kukuruzy v usloviyah raznoj aeracii, Russian Journal of Sorption Processes. 2020; 20(2): 207-214. https://doi.org/10.17308/sorpchrom.2020.20/2774 (In Russ.)
Valitova Yu.N., Khabibrakhmanova V.R., Belkina A.V., Renkova A.G., Mini-maeva F.V. Lipidnyaa profil korney pshe-nitsy pri deistvii membranotropnyh agentov. Russian Journal of Biological Membranes. 2020; 37(6): 466-476. https://doi.org/10.31857/S0233475520060080 (In Russ.)
Rozethvet O.A., Saksonov S.V., Kozlov V.G., Konevva N.V. Ekologo-biokhimicheskij podhod k izucheniyu lip-idov vysshyh vvodnyh rastenij. Proceed-ings of Samara Scientific Center of Russian Academy of Science. 2000; 2(2): 358-365. (In Russ.)
Fagerstedt K.V., Haahijarve A.M. “Cytoplasmic acidos and Irises”, Abst. Symposium of the Int. Society for Plant Anaerobiosis, 1995, Lammi, Acad. of Fin-land. 1995; 12: 17.
Fox T.C., Kennedy R.A., Rumpho M.E., Energetics of plant growth under an-oxia:metabolic adaptations of Oryza sativa and Echinochloa phyllopogon. Annals of Botany. 1994;74(3): 445-455. https://doi.org/10.1006/anbo.1994.1140
Premkumar А, Lindberg S., Lager I., Rasmussen U., Schul A., Arabidopsis PLDs with C2-domain function distinctively in hypoxia. Physiol. Plantarum. 2019; 167(1): 90-110. https://doi.org/10.1111/ppl.12874
Szachowicz-Petelska B., Izmenenia biologicheskih membran pod vozdejstviem ekzogennyh i endogennyh faktorov. Rus-sian Journal of Biochemistry. 2019; 84(2): 261-268. https://doi.org/10.1134/S032097251902009X (In Russ.)
