QUANTITATIVE ANALYSIS OF TOTAL PROTEINS IN A PLANT Atriplex pratovii SPECIES GROWING ON THE DRY BOTTOM OF THE ARAL SEA

АННОТАЦИЯ

В работе был проведен количественный анализ белков в растении вида Atriplex pratovii, произрастающего на высохшем дне Аральского моря. Растения вида Atriplex pratovii выращивали в 5 различных почвах, в бумажных стаканчиках диаметром 5 см. Содержание общего белка в растительных образцах определяли по общему содержанию азота. Анализы были проведены в лабораторных условиях в колбе Кельдаля.

ABSTRACT

In this work, a quantitative analysis of proteins was carried out in a plant of the species Atriplex pratovii growing on the dried bottom of the Aral Sea. Plants of the species Atriplex pratovii were grown in 5 different soils, in paper cups 5 cm in diameter. The content of total protein in plant samples was determined from the total nitrogen content. The analyzes were carried out under laboratory conditions in a Keldahl flask.

Ключевые слова: белок, галофиты, Atriplex pratovii, растения, количественный анализ.

Keywords: protein, halophytes, Atriplex pratovii, plants, quantitative analysis.

Введение

В настоящее время восстановление Аральского моря в прежних размерах – очень трудная задача, и она обусловлена водохозяйственным состоянием Узбекистана.

Наряду с этим была подтверждена целесообразность концентрации усилий по защите Приаралья в социально-природном направлении.

В Узбекистане был принят ряд решений, а также реализованы проекты, которые позволяют в значительной степени стабилизировать ситуацию в Приаралье. В настоящее время идут работы по продолжению развития Аральского моря в направлении значительного прогресса и наращивания как жизненного, так и природного потенциала территорий [4].

На сегодняшний день будущее Аральского моря остается актуальной задачей, которую нельзя снимать с региональной повестки. А также использование природных ресурсов, особенно скрининг биологически активных веществ, содержащихся в видах растений, и их использование в различных областях производства, сельского хозяйства, а также медицины и фармации, считается одной из важнейших научных проблем [8].

Продуктивность видов растений, составляющих естественные пастбища, разбросанные по пустынным районам нашей республики, может быть рекомендована как ценные природные кормовые виды в зависимости от количества в их составе витаминов, белков и пептидов, углеводов.

Белки являются ключевыми регуляторами восприятия стресса. Растения, попадающие в условия стресса, синтезируют аминокислоту пролин в большом количестве. Пролин стабилизирует структуру белков, повышает количество связанной воды и уменьшает долю свободной воды. Растение тем самым становится устойчивым к засухе и высоким температурам. Аминокислота глицин тоже оказывает антистрессовое действие на растение и используется в синтезе большого количество белков, которые участвуют в регуляции стресса. Он тоже вырабатывается в большом количестве в условиях стресс-фактора. Эта аминокислота является очень хорошим проводником элементов питания, так как хорошо связывается с металлами и затягивает их в растения [2].

Солеустойчивые растения – галофиты, накапливающие большие концентрации солей в вакуолях из-за своего разнообразия, считаются богатым источником потенциальных новых культур. Галофиты испытаны в качестве овощных, кормовых и масличных культур в агрономических полевых испытаниях. Корма и продукты из семян галофитов могут заменить обычные ингредиенты в системах кормления животных с некоторыми ограничениями на их использование из-за высокого содержания соли и антипитательных соединений, присутствующих в некоторых видах. Галофиты находят применение в переработке засоленных сельскохозяйственных сточных вод и рекультивации засоленных почв в ирригационных районах засушливых зон, поэтому очень важно определять количество общих белков в данных растениях [5].

 Растения галофит видов рода Atriplex, широко известные как солончаковые, являются хорошими кандидатами для посадки растений в засоленных районах и для повышения продуктивности в засушливых или полузасушливых регионах мира из-за их солеустойчивости и высокой продуктивности. Поэтому эти растения многие годы выращивали в качестве кормового кустарника на малоплодородных сельскохозяйственных угодьях в Южной Африке, Австралии, США и Ближнем Востоке. Виды рода Atriplex демонстрируют значительные различия в своем химическом составе и значительно различаются по своей реакции на соли натрия. В литературе имеется обширная информация о химическом составе и пищевых характеристиках видов Atriplex [1].

Методы

Нами были собраны биоматериалы растения вида Atriplex pratovii, произрастающего на высохшем дне Аральского моря. Для сохранения естественного состояния образцы хранили в холодильнике при –20 °С.

В данной работе был проведен количественный анализ белков растения вида Atriplex pratovii. Эксперимент проводили в лаборатории экспериментальной полиплоидии и филогении хлопка Института генетики и экспериментальной биологии растений и в лаборатории химии белков и пептидов АН РУз Института биоорганической химии.

Таблица 1.

Виды почвы, на которых выращивали растения вида Atriplex pratovii, произрастающего на высохшем дне Аральского моря

Для нарушения покоя семена стратификацировали, то есть выдерживали семена в течение 10–20 дней в холодильнике. Микрофебрильную часть (органеллы клеток, поперечно полосатых мышц) образцов семян расслаивали, семена обрабатывали (стерилизовали) в слабом растворе перманганата калия (KMnO₄) и затем промывали в дистиллированной воде для вымывания ингибиторов. Семена помещали в чашки Петри с увлажненной фильтровальной бумагой и помещали в термостат при температуре +27+33 °С на 24 часа. Семена высевали в теплице при температуре +22+24 °С в бумажных стаканчиках (диаметром 5 см и глубиной 12 см) и в различных почвах (табл. 1). Стаканчики регулярно поливали. Растения проросли в течение 1 месяца. Когда они стали достаточно большими, отдельные сеянцы переносили в отдельный горшок (диаметром 25 см и глубиной 50 см), содержащий такую же смесь почвы. Возраст растений определяли с момента прорастания семян [3].

Растения вида Atriplex pratovii выращивали в 5 различных почвах в бумажных стаканчиках диаметром 5 см (табл. 1).

Результаты и обсуждение

В образце почв под № 1 из посаженных 9 семян выросли только 3 проростка. В образцах почв под № 2 и 3 семена не проросли. И в образцах почв под № 4 и 5 из посаженных 9 семян выросли по 6 проростков. Самая плодотворная почва под № 4 и 5.

По методу Кельдаля определили количество белков в растении вида Atriplex pratovii. Содержание общего белка в растительных образцах определяли по общему содержанию азота [6]. Анализы проводили в лабораторных условиях в колбе Кельдаля. Массовая доля белка в образце составила 17,56%.

Выводы

Исходя из результатов, можно сделать вывод, что в составе вида Atriplex pratovii, произрастающего на высохшем дне Аральского моря, более 50% сухой массы растений составляют белки. Они играют важную роль для защиты от воздействия климатических факторов, таких как засуха, наводнения, и в условиях низкотемпературного и солевого стресса.

Список литературы:

1. Шеримбетов С.Г. Atriplex pratovii sukhor. – М. : Ташкент, 2019. – 91 с.
2. Atriplex canescens, a valuable plant in soil rehabilitation and forage production. A review / D. Ma [et al.] // Sci. Total Environ. – 2022. – Vol. 804. – P. 150287.
3. Atriplex nummularia Lindl. As alternative for improving salt-affected soils conditions in semiarid environments: A field experiment / Y.J.A.B. Silva, Y.J.A. B. Silva, M.B.G.S. Freire, E.A.P.L. Lopes [et al.] // Chil. J. Agric. Res. – 2016. – Vol. 76, № 3. – P. 343–348.
4. Hakeem K.R., Ahmad P., Ozturk M. Crop improvement: New approaches and modern techniques // Crop Improv. New Approaches Mod. Tech. – 2013, January. – P. 1–493.
5. Identification of candidate genes related to salt tolerance of the secretohalophyte Atriplex canescens by transcriptomic analysis / H. Guo, L. Zhang, Y.N. Cui, S.M. Wang [et al.] // BMC Plant Biol. – 2019. – Vol. 19, № 1. – P. 1–17.
6. Mandák B., Pyšek P. Fruit dispersal and seed banks in Atriplex sagittata: The role of heterocarpy // J. Ecol. – 2001. – Vol. 89, № 2. – P. 159–165.
7. Mandák B., Pyšek P. The effects of light quality, nitrate concentration and presence of bracteoles on germination of different fruit types in the heterocarpous Atriplex sagittata // J. Ecol. – 2001. – Vol. 89, № 2. – P. 149–158.
8. Mishra A., Tanna B. Halophytes: Potential resources for salt stress tolerance genes and promoters // Front. Plant Sci. – 2017. – Vol. 8. – P. 1–10.