Анализ митохондриального фонда свободных жирных кислот растений Zea mays (L.) при действии фитогормона кинетина в разных условиях аэрации методом газожидкостной хроматографии
Аннотация
Митохондрии растений играют важную роль в ответе растений на стрессовые воздействия. Гипоксия, как стресс, вызванный низким содержанием кислорода в среде, требует от растений не только морфологических, но и метаболических перестроек. При стрессах именно мембранные липиды могут служить субстратами для образования различных сигнальных молекул, к которым относят наряду с лизофосфолипидами, фосфатидными кислотами и свободные жирные кислоты. Однако остался невыясненным вопрос, как влияют фитогормоны, в частности кинетин, на состав свободных жирных кислот митохондрий, как основной энергетической органеллы клеток растений, в условиях различной аэрации. После введения раствора кинетина, проростки кукурузы переносили в условия разных газовых сред. Свободные жирный кислоты выделяли экстракцией липидной фракции смесью гексан : изопропанол (3:2). Выделенные свободные жирные кислоты переводили в метиловые эфиры с помощью диазометана и разделяли методом газожидкостной хроматографии. Было показано, что под действием кинетина в митохондриальном фонде свободных жирных кислот проростков кукурузы возрастало содержание пальмитиновой, стеариновой и ненасыщенной линолевой кислоты, но это не изменяло степень ненасыщенности (U/S). В условиях кратковременного дефицита кислорода содержание насыщенных жирных кислот С14- и С20-ряда падало, но возрастало содержание ненасыщенных пальмитолеиновой (С16:1) и линолевой (С18:2) кислот. Это повышало степень ненасыщенности с 0.57 до 0.72 в условиях гипоксии и до 0.62 при действии СО2-среды. Данные изменения могут являться результатом усиления распада фосфолипидных компонентов мембран митохондрий в условиях дефицита кислорода, как показали проведенные нами ранее опыты. Предварительная обработка растений кукурузы фитогормоном кинетином, который в последнее время стали использоваться для повышения устойчивости сельскохозяйственных растений к различным стрессам, предотвращала уменьшение содержания в митохондриальном фонде свободных жирных кислот насыщенных кислот С-16 и С18- ряда и накопление пальмитолеиновой (С16:1) и линолевой (С18:2) кислот. Это позволяло поддерживать уровень ненасыщенности свободных жирных кислот (U/S) митохондрий в условиях дефицита кислорода на уровне аэрируемых растений.
Проведенные исследования показали, что защитное действие кинетина на растения проявляется и в способности этого фитогормона снижать в митохондриальном фонде свободных жирных кислот содержание ненасыщенных пальмитолеиновой и линолевой кислот, являющихся субстратом для липоксигеназ. Это блокирует процессы свободнорадикального окисления, защищая митохондрии от окислительного разрушения их мембран и нарушения работы ЭТЦ-дыхания в условиях гипоксического стресса и СО2-среды.
Скачивания
Литература
Grabelnykh O.I. J. Stress Physiology & Biochemistry, 2005; 1(1): 37-54.
Waadt R., Seller C. A., Hsu P. K., Takahashi Y., Munemasa S., Nat. Rev. Mol. Cell Biol., 2022; 23(10): 680-694. https://doi.org/10.1038/s41580-022-00479-6
Ershova A.N.1, Sterligova I.A. Sorbtsionnye i khromatograficheskie processy, 2023; 23(5): 879-886. https://doi.org/10.17308/sorpchrom.2023.23/11722
Xie L.J., Zhou Y., Chen Q.F., Xiao S., Prog Lipid Res., 2021; 81: 101072. https://doi.org/10.1016/j.plipres.2020.101072
Van Veen H., Triozzi P.M., Loreti E., Plant Physiol., 2025; 197(1): 564.
Wang X., Curr Opin Plant Biol., 2004; 7(3): 329-336. https://doi.org/10.1016/j.pbi.2004.03.012
Lavilla-Puerta M., Giuntoli B., Plant Phys., 2025; 197(1): 623. https://doi.org/10.1093/plphys/kiae623.
McMillan H.M., Plant Phys., 2025; 197(1): 340. https://doi.org/10.1093/plphys/kiae340
Rawyler A., Apragaus S., Braendle R., Annals of Botany, 2002; 90(4): 499-507. https://doi.org/10.1093/aob/mcf126
Premkumar А, Lindberg S., Lager I., Rasmussen U., Schul A., Physiol. Plantarum, 2019; 167(1): 90-110. https://doi.org/10.1111/ppl.12874
Ershova A.N., Tyurina I.V., Sorbtsionnye i khromatograficheskie processy, 2018; 18(6): 927-933. https://doi.org/10.17308/sorpchrom.2018.18/622
Laxalt A.M., Munnik T., Curr Opin Plant Biol., 2002; 5(4): 332-338. https://doi.org/10.1016/s1369-5266(02)00268-6
Vojnikov V.K., Luzova G.B., Lemzya-kova V.P., Fiziol. I Biochim. Kult. Rastenij, 1981; 13(2): 213-217. (In Russ.)
Cohen-Hoch D., Chen T., Sharabi L., Dezorella N., Itkin M., Feiguelman G., Malitsky S., Fluhr R., Plant Physiol., 2025; 197(1): 589. https://doi.org/10.1093/plphys/kiae589
Ershova A. N., Tyurina I.V., Sorbtsionnye i khromatograficheskie protsessy, 2022; 22(4): 502-511. https://doi.org/10.17308/sorpchrom.2022.22/9016
Veselov D.S., Kudoyarova G.R., Kudry-akov N.V., Kuznetsov V.V., Fiziologiya ras-tenij, 2017; 64(1): 19-32. https://doi.org/10.7868/S001533031701016X
Ershova A.N., Sterligova I.A., Sorbtsionnye i khromatograficheskie protsessy, 2019; 19(6): 735-741. https://doi.org/10.17308/sorpchrom.2019.19/2241
Ershova A.N., Tyurina I.V., Sorbtsionnye i khromatograficheskie protsessy, 2020; 20(2): 207-214. https://doi.org/10.17308/sorpchrom.2020.20/2774
Pan J., Sharif R., Xu X., Chen X., Front Plant Sci., 2020; 11: 627331. https://doi.org/10.3389/fpls.2020.627331.
Hou Q., Ufer G., Bartels D., Plant Cell Environ., 2016; 39: 1029-1048. https://doi.org/10.1111/pce.12666
Peppino Margutti M., Reyna M., Meringer M.V., Racagni G.E., Villasuso A.L., Plant Physiol Biochem., 2017, 113: 149-160. https://doi.org/10.1016/j.plaphy.2017.02.008
Ruelland E., Cantrel C., Gawer M., Kader J.C., Zachowski A., Plant Physiol., 2002; 130: 999-1007. https://doi.org/10.1104/pp.006080
Vojnicov V.K. Temperaturnyj stress i mitohondrii restenij. Novosibirsk, Nauka Publ., 1987, 134 p. (In Russ.)
Fox T.C., Kennedy R.A., Rumpho M.E., Annals of Botany, 1994; 74(5): 445-455. https://doi.org/10.1006/anbo.1994.1140
Harwood J.L., Annu. Rev. Plant Physiol. and Plant Mol. Biol., 1988; 39: 101-138. https://doi.org/10.1146/annurev.pp.39.060188.000533
Xu L., Pan R., Zhou M., Xu Y., Zhang W., Functional Plant Biology, 2019; 47: 58-66. https://doi.org/10.1071/FP19150
Cortleven A., Leuendorf J.E., Frank M., Pezzetta D., Bolt S., Schmülling T., Plant Cell Environ., 2019; 42(3): 998-1018. https://doi.org/10.1111/pce.13494
Leshem Y.Y., Canad. J. Bot., 1984; 62(12): 2943-2949.
