У статті розглядаються питання, пов'язані з аналізом впливу електромагнітного поля високовольтних ліній електропередачі на розвиток соняшнику. У роботі містяться результати дослідження ферментативної активності в тканинах соняшнику на різній відстані від джерела випромінювання.

Анотація наукової статті з біотехнологій в медицині, автор наукової роботи - Новічкова Олена Анатоліївна, Подковкін Володимир Георгійович


Область наук:
  • Біотехнології в медицині
  • Рік видавництва: 2009
    Журнал: Вісник Самарського державного університету

    Наукова стаття на тему 'Аналіз дії електромагнітного поля ЛЕП на активність ферментів антиоксидантного захисту в тканинах соняшнику на різних етапах вегетації'

    Текст наукової роботи на тему «Аналіз дії електромагнітного поля ЛЕП на активність ферментів антиоксидантного захисту в тканинах соняшнику на різних етапах вегетації»

    ?УДК 504.75

    АНАЛІЗ ДІЇ ЕЛЕКТРОМАГНІТНОГО ПОЛЯ ЛЕП НА АКТИВНІСТЬ ФЕРМЕНТІВ АНТИОКСИДАНТНОГО ЗАХИСТУ В ТКАНИНАХ СОНЯШНИКА НА РІЗНИХ ЕТАПАХ ВЕГЕТАЦІЇ

    © 2009 Е.А. Новічкова, В.Г. Подковкін1

    У статті розглядаються питання, пов'язані з аналізом впливу електромагнітного поля високовольтних ліній електропередачі на розвиток соняшнику. У роботі містяться результати дослідження ферментативної активності в тканинах соняшнику на різній відстані від джерела випромінювання.

    Ключові слова: електромагнітне поле, лінія електропередачі, соняшник, ферменти антиоксидантного захисту.

    Вступ

    XXI століття характеризується інтенсивним розвитком інформаційного суспільства, що, в свою чергу, різко збільшує споживання електричної енергії. Передача електроенергії від електростанції до споживачів - одна з найважливіших задач енергетики. Електроенергія передається переважно по повітряних лініях електропередачі (ЛЕП) змінного струму. Це призводить до значного зростання кількості джерел і об'єктів енергопостачання, які в умовах регіонів об'єднані в рамках єдиної енергетичної інфраструктури [1]. У той же час передача електричної енергії стала новим джерелом забруднення навколишнього середовища [2]. При цьому лінії електропередачі мають виражену біологічну активність і можуть викликати зниження стійкості живих організмів до абіотичних факторів середовища проживання [3]. Найчастіше ЛЕП самої різної потужності перетинають численні сільськогосподарські поля нашої країни, впливаючи як на оброблювані культури, так і на середу їхнього життя.

    Електромагнітне випромінювання ліній електропередачі виступає в якості стресового агента, тому його дія на рослини супроводжується

    хНовічкова Олена Анатоліївна (Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. Вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.), Подковкін Володимир Георгійович (Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. Вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.), кафедра біохімії Самарського державного університету, 443011, Росія, м Самара, вул. Акад. Павлова, 1.

    ліпотропною ефектом в биомембранах, який здійснюється шляхом активації ліпаз, фосфолипаз, перекисного окислення ліпідів [4-6]. У той же час антиоксиданти здатні реагувати з вільними радикалами, утворюючи малоактивні радикали, які не реагують з новими молекулами ненасичених жирних кислот [7]. Роль антиоксидантів зводиться до того, що в низьких концентраціях вони здатні ініціювати свободнорадікаль-ні процеси, проявляючи при цьому прооксидантно властивості, тоді як при надлишку вони пригнічують утворення вільних радикалів в живих організмах, проявляючи антиоксидантні властивості [7, 8]. В рослинній клітині присутні ферменти антиоксидантного захисту (каталаза, пероксидаза та ін.), Які також схильні до дії ЕМП.

    Отже, активність ферментів антиоксидантного захисту залежить від величини діючого на рослини електромагнітного поля, яка змінюється в залежності від відстані до чинного джерела випромінювання. Тому визначення активності каталази і пероксидази в тканинах рослин, схильних до дії ЕМП ЛЕП, представляє особливий інтерес при вивченні впливу випромінювання ліній електропередачі на сільськогосподарські культури.

    Об'єкт і методика дослідження

    Дослідження проводилися на території Богатовского району Самарської області в травні 2008 року. Особливості температурного режиму в районі с. Багате визначаються різко вираженою континентальностью клімату. Головні показники його відносно температури характеризуються холодної і суворою зимою, жарким літом, швидким переходом від низьких зимових температур до високих річним, з коротким періодом переходу навесні до польових робіт, мінливістю і непостійністю температурного режиму по окремих роках. За даними сайту http://www.pogoda.org.ua.net/, сума активних температур за період дослідження в 2008 році склала 1581 ° С, середня температура повітря за травень дорівнювала 14, 4 ° С (відхилення від норми -0, 4 ° С).

    Як об'єкт дослідження було обрано ультраскоростиглий сорт соняшнику "Поволзький 8". Досліджувана площа розташовувалася перпендикулярно ЛЕП і прямувала в глиб поля. Для експерименту відбиралися листя здорових рослин соняшнику, що знаходяться на стадії першої та четвертої пар справжніх листків. Проби брали з рівноцінних ділянок по освітленості, вологості, елементарному складу грунту в один час для кожного об'єкта дослідження. Забір рослин виробляли на відстані 0; 60; 120 і 180 м для соняшника, оскільки саме в цих точках при попередньому дослідженні морфометричних параметрів спостерігалися помітні відхилення від контрольних показань. кон-

    контрольними вважали рослини, що ростуть на відстані 1000 м від джерела випромінювання.

    У процесі дослідження проводили оцінку грунту, для чого в районах проведення експериментів робили хімічний і біологічний грунтовий аналізи.

    1. Хімічний аналіз грунту [9]. Визначали вміст гумусу, вологість, рН, механічний склад і структуру ґрунтових зразків, концентрацію іонів С1, ЯО2, Са2 + напівкількісним методом.

    2. Биотестирование грунту проводили з використанням насіння крес-салату. Насіння крес-салату пророщували протягом двох діб в грунті, взятої з експериментальних точок, і в контрольних ґрунтових зразках. Умови проростання (освітленість, вологість, температура) у дослідній і контрольній груп були однакові. Після закінчення двох діб ми робили заміри проростків [10].

    Пероксидазну активність витяжки з листя з ацетатним буфером рН 5,4 визначали за швидкістю реакції окислення бензидину (метод А.Н. Бояркіна) [11]. Каталазну активність водної витяжки визначали за методом М.А. Королюка, Л.І. Іванової, заснованому на здатності перекису водню утворювати з солями молібдену стійкий забарвлений комплекс [12].

    Результати та їх обговорення

    За результатами спостережень було встановлено, що грунтові зразки з усіх досліджуваних точок мали кубовидную комковато-зернисту структуру, за механічним складом - важкосуглинисті, з новоутворень містили лише рослинні залишки. Всі досліджувані грунтові зразки мали нейтральну (область рН = 6,5-7,0) або слаболужну середу (область рН = 7,0-7,5), не містили іони ЯО2, але Напівкількісний аналіз показав наявність іонів Са2 +, С1 (точність 1-0,1 мг / 100 мл водної витяжки) (див. таблицю).

    Для виключення можливості впливу будь-яких ґрунтових факторів, дослідження яких не представляється можливим, проведено біотест, результати якого також наведені в таблиці. Довжина проростків крес-салату, вирощених на досліджуваних ґрунтових зразках, практично не розрізнялася. Статистично достовірні зміни були відсутні.

    Отже, відмінності в зростанні і фотосинтетичної активності соняшнику на різній відстані від ЛЕП обумовлені не складом грунту, а інтенсивністю електромагнітного поля, що діє на нього протягом усього вегетаційного періоду.

    В результаті досліджень пероксидазною і каталазной активності соняшнику на різних стадіях вегетації було встановлено наступне. Пе-роксідазная активність в тканинах соняшнику на стадії першої пари

    Таблиця

    Грунтові показники і результати біотестування

    АЬ, м Вологість,% рН Гумус,% Іони Висота проростків в БІОТЕСТ, мм

    С1 Са2 +

    0 24,40 6,85 6,21 + - + 16,50 ± 0,26

    15 21,60 6,95 6,08 + - + 16,35 ± 0,31

    30 23,40 7,00 6,31 + - + 16,40 ± 0,19

    45 22,00 6,65 6,14 + - + 16,30 ± 0,24

    60 23,10 6,90 6,00 + - + 16,15 ± 0,53

    75 24,50 7,10 6,19 + - + 16,25 ± 0,42

    90 22,90 7,20 6,17 + - + 16,00 ± 0,29

    105 24,20 6,90 6,21 + - + 16,10 ± 0,38

    120 23,70 6,90 6,07 + - + 16,20 ± 0,40

    135 23,70 6,85 6,13 + - + 16,55 ± 0,47

    150 22,80 7,15 6,14 + - + 16,40 ± 0,34

    165 23,20 7,05 6,06 + - + 16,30 ± 0,41

    180 23,00 6,80 6,00 + - + 16,10 ± 0,29

    195 23,10 6,85 6,19 + - + 16,20 ± 0,36

    210 22,50 6,80 6,17 + - + 16,35 ± 0,24

    1000 23,00 6,80 6,09 + - + 16,20 ± 0,30

    Примітка. АЬ - відстань від ЛЕП.

    справжніх листків була достовірно знижена у всіх точках досліджуваної майданчики (рис. 1). При цьому ступінь пригнічення активності пероксидази залежала від відстані до джерела випромінювання, а отже, від потужності діючого на соняшник ЕМП ЛЕП. Так як зі збільшенням відстані від ліній електропередачі потужність їх випромінювання зменшується, то має знижуватися і дію поля на ферменти. Дійсно, за результатами дослідів мінімальної пероксидазною активністю володіли рослини поблизу джерела випромінювання (0-60 м). Тут активність ферменту була нижче контрольного рівня в 2-5 разів (рис. 1). Подібне зниження пероксидазною активності під дією електромагнітного випромінювання узгоджується з даними ряду авторів [13, 14].

    Було зафіксовано достовірне зниження каталазной активності в тканинах соняшнику на стадії першої пари справжніх листків у середній частині досліджуваної ділянки (рис. 2). Активність цього ферменту на відрізку 60-120 м була на 30% нижче в порівнянні з контролем. При цьому

    60 120 180 відстань від ЛЕП, м

    1000

    Мал. 1. Активність пероксидази в тканинах соняшнику на стадії першої пари справжніх листків (* - відмінність від контролю достовірно для р < 0,05)

    спостерігалася позитивна кореляція середньої сили між активністю каталази і пероксидази (r = 0, 50). Таким чином, в зоні дії ліній електропередачі мало місце значне зниження активності ферментів антиоксидантного захисту рослини. Можливі механізми подібного впливу засновані на конформаційних перебудовах розчинника (води) або молекули ензиму, зміні проникності клітинних мембран [14, 15].

    Слід зазначити, що каталазная активність знижувалася під впливом ЕМП промислової частоти менш виражено, ніж пероксидазна. Це може пояснюватися тим, що каталаза - більш значимий фермент Антіокия-сідантной системи, а, отже, стабілізація її активності важлива для нормальної роботи рослинної клітини в умовах стресу.

    про 5, 1.

    Ш ^

    1, про.

    60 120 180 відстань від ЛЕП, м

    1000

    Мал. 2. Активність каталази в тканинах соняшнику на стадії першої пари справжніх листків (* - відмінність від контролю достовірно для р< 0,05)

    Пероксидазна активність в тканинах соняшнику на стадії чотирьох пар справжніх листків змінювалася аналогічно попередньої стадії розвитку. Активність пероксидази також була достовірно нижче контролю в усіх точках. Як і на стадії першої пари листя, на стадії чотирьох пар справжніх листків поблизу джерела ЕМП активність ферменту зменшувалася помітніше, ніж при видаленні від ЛЕП на велику відстань (рис. 3). Так, на відрізку 0-60 м пероксидазна активність була знижена в 7,5 раз, а на відрізку 120-180 м максимально зниження активності дорівнювало 2,3 рази.

    4,5 4,0 3,5 3,0? 2,5

    ?3 2,0

    1,5 1,0 0,5 0,0

    Мал. 3. Активність пероксидази в тканинах соняшнику на стадії чотирьох пар справжніх листків (* - відмінність від контролю достовірно для р < 0,05)

    Між активністю пероксидази на різних стадіях вегетації соняшнику зафіксована сильна позитивна кореляція (r = 0,96). У той же час ступінь зниження пероксидазною активності переважала на стадії чотирьох пар справжніх листків. Можливо, це пов'язано з кумулятивну дію ЕМП ЛЕП.

    Також нами відзначена тенденція до значного зниження каталазной активності соняшнику на стадії чотирьох пар справжніх листків. Цей ефект був відзначений у всіх точках. При цьому мінімальний каталазной активністю володіли рослини в точках 0 і 120 м (зниження в 3 рази в порівнянні з контролем) (рис. 4). Між активністю ферментів антиокси-дантним захисту на даній стадії вегетації соняшнику була відзначена позитивна кореляція (r = 0, 42). Помітною кореляції між активністю каталази на різних стадіях онтогенезу зафіксовано не було, але зв'язок позитивна (r = 0, 38).

    Таким чином, на стадії чотирьох пар справжніх листків ступінь зниження активності ферментів антиоксидантного захисту в зоні дії ЛЕП була вище, ніж на попередній стадії вегетації. Мабуть, позначається постійне перебування рослин в електромагнітному полі. варто

    60 120 180 1000 відстань від ЛЕП, м

    30 25 20

    про

    § 15

    Ч ш

    10 5 0 Попереднє

    Мал. 4. Активність каталази в тканинах соняшнику на стадії чотирьох пар справжніх листків (* - відмінність від контролю достовірно для р< 0,05)

    0 60 120 180 1000 відстань від ЛЕП, м

    відзначити, що в цілому активність каталази і пероксидази була вище на стадії чотирьох пар листя. Це узгоджується з даними ряду авторів про зростання вмісту ферментів у міру розвитку молодого рослини [7].

    висновок

    Таким чином, на досліджуваній майданчику в зоні дії ліній електропередачі потужністю 110 кВ спостерігалося зниження активності Антіокия-сідантной системи рослини під впливом ЕМП промислової частоти. При цьому найбільш вираженим було пригнічення пероксидазною активності. Також варто відзначити, що ступінь зниження активності ферментів була тим вище, чим ближче до ЛЕП розташовувалися рослини, тобто назад пропорційно відстані до джерела ЕМП.

    Результати проведених досліджень підтверджують, що електромагнітне поле ліній електропередачі має виражену біологічну активність. Результати подібних наукових досліджень можуть знайти застосування в роботі природоохоронних організацій і установ агропромислового комплексу при обґрунтуванні рекомендацій щодо раціонального розміщення і експлуатації електротехнічних споруд в умовах природних екосистем і сільськогосподарських підприємств, а також при розробці відповідної нормативної документації.

    література

    [1] Дубров А.П. Геомагнітне поле і життя. Л .: Гидрометеоиздат, 1974.

    63 з.

    [2] сподобалось Ю.М. Основи електромагнітної екології. М .: Радио и связь, 2000. 239 с.

    [3] Подковкін В.Г., Слободянюк І.Л., Углова М.В. Вплив електромагнітних полів навколишнього середовища на системи гомеостазу. Самара: Изд-во "Самарський університет", 2000. 108 с.

    [4] Григор'єв Ю.Г., Васін А.Л. Вплив на організм електромагнітних полів радіочастот (аналіз вітчизняної літератури) // Електромагнітні поля і населення. 2004. С. 5-41.

    [5] Пряхін Е.А., Тряпіцина Г.А., Коломец І.А. Вплив ЕМІ GSM формату на індукцію мікроядер в лімфоцитах крові людини при впливі in vitro // Стільниковий зв'язок і здоров'я. 2005. С. 63-65.

    [6] Владимиров Ю.А. Вільні радикали в біологічних системах // Соровский освітній журнал. 2000. Т. 6. № 12. С. 13-19.

    [7] Рогожин В.В. Пероксидаза як компонент антиоксидантної системи живих організмів. СПб .: ГИОРД, 2004. 240 с.

    [8] Костюк В.А., Потапович А.И. Біорадікали і біоантиоксидант. Мінськ: БДУ, 2004. 179 с.

    [9] Кавеленова Л.М., Прохорова Н.В. Науки про Землю. Практикум з курсу "Грунтознавство з основами геології": навчальний посібник. Самара, 2001..

    64 з.

    [10] Овчинникова Т.А., Панкратов Т.А., Авдєєва Н.В. Практикум з фізіології рослин. Самара: Изд-во "Самарський університет", 1999. 62 с.

    [11] Арасімовіч В.В., Ярош Н.П. Методи біохімічного дослідження рослин / під ред. А.І. Єрмакова. Л .: Агропромиздат, 1987. 430 с.

    [12] Кленова Н.А. Великий спецпрактикум по біохімії. Ч. 1. Біомолекули: будова, властивості, перетворення. Самара: Изд-во "Самарський університет", 1996. 88 с.

    [13] Зебкус В.Є., Стаменкович С. Кінетика ферментативних реакцій в змінних електричних полях // Біофізика. 1989. Т. 34. Вип. 4. С. 541-543.

    [14] Фролов Ю.П. Управління біологічним системами: молекулярний рівень. Самара: Изд-во "Самарський університет", 1999. 108 с.

    [15] Музалевська Н.І., Шушков Г.Д. Дослідження біотропного параметрів слабкого магнітного поля діапазону наднизьких частот // Реакції біологічних систем на магнітні поля. М .: Наука, 1978. С. 199-208.

    Надійшла до редакції 9 //// 2009 року;

    в остаточному варіанті - 9 / Ц / 2009.

    THE ANALYSIS OF THE ACTION OF THE ELECTROMAGNETIC FIELD OF POWER LINE ON THE

    ACTIVITY OF ENZYMES OF ANTIOXIDANT PROTECTION IN SUNFLOWER TISSUES AT DIFFERENT STAGES OF VEGETATION

    © 2009 E.A. Novitchkova, V.G. Podkovkin2

    In the article the questions connected with the analysis of the influence of the electromagnetic field of high-voltage power line on the sunflower's development are considered. The results of the research of enzymatic activity in sunflower's tissues on a different distance from a radiation source are given in the paper.

    Key words and phrases: electromagnetic field, high-voltage transmission line, sunflower, enzymes antioxidant protection.

    Paper received 9/77/2009. Paper accepted 9/77/2009.

    2Novitchkova Elena Anatolievna (Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. Вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.), Podkovkin Vladimir Georgievich (Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. Вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.), Dept. of Biochemistry, Samara State University, Samara, 443011, Russia.


    Завантажити оригінал статті:

    Завантажити