Использование амплитудно-имульсной модулированной флуориметрии для оценки действия летучих органических соединений и бенз(а)пирена на функциональную активность фотосистемы II в листьях овсяницы тростниковой Festuca arundinacea Schreb

С помощью амплитудно-импульсной модулированной флуориметрии, позволяющей оценить фотохимическую активность фотосистемы II (ФС II) по параметрам кинетической кривой индукции флуоресценции хлорофилла а (Хлa) in vivo, изучены механизмы действия токсичных органических соединений (ОС) — пентана, гексана, бензола, о-ксилола, бутилацетата и бенз(а)пирена) — на растения овсяницы тростниковой Festuca arundinacea Schreb., широко распространенной в городских условиях. Обнаружено зависящее от дозы и времени действия токсикантов снижение содержания гидрофобных мембраносвязанных хлорофилловых пигментов при одновременном накоплении в листьях бесфитольного продукта деградации Хл — хлорофиллида (Хд). Установлено, что эффективный квантовый выход фотохимических реакций ФС II снижается в основном при высоких дозах ОС; величина фотохимического тушения флуоресценции (qP) мало изменяется, а коэффициент нефотохимического тушения (qN) достоверно возрастает в разной степени в зависимости от вида и времени действия токсиканта. Обнаружена высокая отрицательная корреляционная взаимосвязь между величиной qN, характеризующей тепловую диссипацию поглощенной энергии, и содержанием мембраносвязанных фитольных хлорофилловых пигментов и каротиноидов. При этом изменения qN положительно коррелируют с содержанием Хд, образовавшегося при обработке ОС. Потребность в тепловой диссипации поглощенной энергии в результате действия ОС пропорциональна степени разрушения пигментного аппарата хлоропластов, что подтверждается положительной корреляцией между qN и содержанием Хд, обладающего фотодинамическим действием. Показано, что параметр qN может служить хорошим тестом на повреждающее действие токсичных техногенных ОС.

1. Л. Ф. Кабашникова. Фотосинтетический аппарат и потенциал продуктивности хлебных злаков, Минск, Бел. навука (2011) 250-300

2. С. А. Сергейчик. Эколог. вестн., № 1 (2012) 16-24

3. А. В. Ланкин. Механизмы токсического действия полициклических ароматических углеводородов на фотосинтетический аппарат, Москва, Ин-т физиологии растений РАН (2016) 10-20

4. В. С. Лысенко, Т. В. Вардуни, В. Г. Сойер, В. П. Краснов. Фундамент. исслед., № 4 (2013) 112-120

5. М. Ю. Алиева, А. Т. Маммаев, М. Х.-М. Магомедова, Е. В. Пиняскина. Изв. Самарск. науч. центра РАН, № 1 (2014) 701-704

6. Д. И. Орехов, Ю. П. Козлов. Вест. РУДН, № 4 (2010) 23-28

7. Д. Ю. Корнеев. Информационные возможности метода индукции флуоресценции хлорофилла, Киев, Альтерпресс (2002) 150-180

8. H. M. Kalaji, W. Bąba, K. Gediga, V. Goltsev, I. A. Samborska, M. D. Cetner, S. Dimitrova, U. Piszcz, K. Bielecki, K. Karmowska, K. Dankov, A. Kompała-Bąba. Photosynth. Res., 136 (2018) 329-343

9. S. V. Wittenberghe, L. Alonso, J. Verrelst, I. Hermans, J. Delegido, F. Veroustraete, R. Valcke, J. Moreno, R. Samson. Environ. Pollut., 173 (2013) 29-37

10. D. Dewez, O. Didur, J. Vincent-Héroux, R. Popovic. Environ. Pollut., 151 (2008) 93-100

11. A. J. Clark, W. Landolt, J. B. Bucher, R. J. Strasser. Environ. Pollut., 109 (2000) 501-507

12. S. R. Boese, D. C. MacLean, D. El-Mogazi. Environ. Pollut., 89 (1995) 203-208

13. Y. Chae, D. Kim, Y.-J. An. Environ. Pollut., 219 (2016) 359-367

14. K.-J. Appenroth, J. Stöckel, A. Srivastava, R. J. Strasser. Environ. Pollut., 115 (2001) 49-64

15. A. T. Ruley, N. C. Sharma, S. V. Sahi, S. R. Singh, K. S. Sajwan. Environ. Pollut., 144 (2006) 11-18

16. I. Oguntimehin, N. Nakatani, H. Sakugawa. Environ. Pollut., 154 (2008) 264-271

17. J. N. Cape, I. D. Leith, J. Binnie, J. Content, M. Donkin, M. Skewes, D. N. Price, A. R. Brown, A. D. Sharpe. Environ. Pollut., 124 (2003) 341-353

18. Y. Liang, H. Chen, M.-J. Tang, P.-F. Yang, S.-H. Shen. Physiol. Plantarum, 131, N 3 (2007) 508-517

19. O. Herde, H. Peña-Cortés, H. Fuss, L. Willmitzer, J. Fisahn. Physiol. Plantarum, 105, N 1 (1999) 179-184

20. B. C. Tripathy, R. Oelmüller. Plant Signaling Behav., 7, N 12 (2012) 1621-1633

21. А. А. Сиваш, Е. К. Золотарева. Вiстн. Харькiв. нац. аграр. ун-ту, вип. 3, № 30 (2013) 6-17

22. Постановление Министерства здравоохранения Республики Беларусь “Об утверждении и введении в действие нормативов предельно допустимых концентраций загрязняющих веществ в атмосферном воздухе и ориентировочно безопасных уровней воздействия загрязняющих веществ в атмосферном воздухе населенных пунктов и мест массового отдыха населения” от 8.11.2016 № 113

23. G. N. Krause, E. Wels. Plant Physiol. Plant Mol. Biol., 42 (1991) 313-349

24. K. Rochacek, M. Bartak. Photosynthetica, 37 (1999) 339-363

25. S. Harpaz-Saad, T. Azoulay, T. Arazi, E. Ben-Yaakov, A. Mett, Y. M. Shiboleth. Plant Cell., 19 (2007) 1007-1022

26. D. Rydzyński, A. I. Piotrowicz-Cieślak, H. Grajek, D. J. Michalczyk. Int. J. Environ. Sci. Technol., 16 (2019) 6301-6314

27. Е. Г. Тюлькова, Г. Е. Савченко, Л. Ф. Кабашникова. Изв. РАН. Сер. биол. (в печати), Id: IZVBIO2110008TYULKOVA https://sciencejournals.ru/journal/izvbio/