Изучение действия комплексов глицирризиновой кислоты с некоторыми металлами на сельскохозяйственных культурах

АННОТАЦИЯ

Изучено получение комплекса глицирризиновой кислоты с двухвалентными металлами. В лабораторных условиях изучалось влияние комплексов на рост и развитие хлопчатника. Ферменты полифенолоксидазы отмечено увеличение в растении.

ABSTRACT

Obtaining a complex of glyceric acid with divalent metals. The effect of complexes on the growth and of cotton plants in the laboratory was studied/ and polilhenol oxidase enzames were increased in the plant.

Ключевые слова: Комплекс, глицериновая кислота, пероксидаза, оксидаза, фермент, иммунитет, хлопок, индол, катализирует.

Keywords: Complex, glyceric, acis, peroxidase, oxidase, enzeme immunite, cotton, compounds, indol, plant.

ВВЕДЕНИЕ

Институт основных достижений УзАС в изучении молекулярно-генетических основ иммунитета растений открывает новые возможности, такие как повышение устойчивости к патогенам и улучшение качества хлопкового волокна за счет стимуляции и контроля защитных механизмов растений с помощью биологически активных соединений биогенной природы. Большой интерес представляет изучение влияния новых соединений на натуральной основе на управление ростом и развитием хлопчатника и усиление образования волокон, основанное на изучении влияния природных соединений на физиологические процессы в растении [1].

Уникальная полифункциональность соответствует пероксидазам растений [2]. Было показано, что формы изо пероксидазы обладают активностью оксигеназы, оксидазы и полифенолоксидазы [3-5] и окисляют индолил-3-уксусную кислоту [6].

Однако в то же время было обнаружено, что многие соединения на основе сапонина глицирризиновой кислоты (ГК) и ее солей, входящие в состав корня солодки, оказывают стимулирующее действие на рост и развитие растений .Однако активность их комплексных соединений с некоторыми металлами сравнительно мало изучена.

Поэтому целью исследования является получение супрамолекулярных комплексов d-металлов с ГК для изучения их влияния на рост, развития,  устойчивость растений к болезням. Изучена активность фермента полифенолоксидазы в различных грядах и сортах хлопчатника.

Высокая активность ферментов у изученных сортов хлопчатника, особенно в течение 10-дневного периода волокна, определяется разным качеством и богатым содержанием фенольных соединений. Затем их количество уменьшается из-за того, что они расходуются на построение клеточной стенки и участвуют в окислительно-восстановительном процессе, связанном с биосинтезом целлюлозы. Полифенолоксидаза катализирует окисление полифенолов, хинонов и участвует в биосинтезе лигнина.

Согласно литературным данным, этот фермент активируется при защитном ответе растения, а также при формировании устойчивости к фитопатогенам.

Их деятельность определяет рост и развитие растения, его устойчивость к болезням. Изучая положительные аспекты воздействия производных ГК на эту группу ферментов, можно будет решать такие задачи, как управление урожаем хлопка и улучшение качества волокна.Активность люкансинтетазы, пероксидазы и целлюлозы определяли на экспериментальных образцах, то есть в опухолях и покровах генетических линий хлопчатника, которые различались по степени опушенности.

В частности, ферменты волосистой линии хлопчатника С-4727 показали активность 380 и 300% под действием солей ГК, связанных с глюкансинтетазой и пероксидазой цинка, тогда как Na₄Co (ГК) ₂ показал активность 100 и 300% соответственно по сравнению с контролем.Фермент целлюлозы оказался на 32 и 38% слабее ко В линии безволосого хлопка Л-70, когда использовалась соль Na₄Co (ГК) ₂ ГК и проверялась активность глюкансинтетазы, образование целлюлозы было на 183% выше, чем в контроле, и на 226% выше в Zn . Соль Na₄Co (ГК) ₂ также увеличивала активность пероксидазы на 131%, но оказывала отрицательное влияние на активность целлюлозы, снижая ее на 39%. Диглицирризинаты, которые увеличивают активность ферментов глюкансинтетазы и пероксидазы, также увеличивают количество растворимых белков, тем самым изменяя их содержание.В частности, белки линии С-4727 имеют молекулярную массу 38; Обнаружено присутствие полипептидов de novo 56 и 88 кДа. Было показано, что белки линии Л-70 состоят из полипептидов с молекулярной массой 56 и 88 кДа.

Соли ГКNa, Co, Cu и Zn положительно влияют на развитие хлопка в ранний период и во время формирования элементов плодов, а также на усиление синтеза целлюлозы, изменение активности глюкансинтетазы, фермента целлюлозы, участвующего в окислительно-восстановительная реакция.

Известно, что проницаемость мембран увеличивается под действием ионов Co, Zn, Cu и Ca, что ускоряет обменные процессы в клетке, что приводит к резкому увеличению активности перечисленных выше ферментов [7-9].

Следовательно, исследование содержания белка также показало резкое изменение количества и спектра белков в растительной клетке.

Также было показано, что под воздействием используемых лекарств волосатые и безволосые линии семян хлопка сохраняют все свои уникальные свойства. Рентгеновские и оптические исследования показали, что соли глицирризиновой кислоты Na, Co и Zn не только улучшают структуру и качество волокна при использовании в различных концентрациях, но также ускоряют образование целлюлозы в волокне.Это означает, что во время роста и развития хлопка можно контролировать качество волокна, процесс биосинтеза целлюлозы.Микроскопические исследования подтвердили, что прочность волокон семенных пузырьков увеличилась на 7% по сравнению с контрольными вариантами. В результате сопротивление перьев в средней части семенной оболочки также увеличилось.Соединения в форме Me (ГК) ₂, как упоминалось выше, содержат ионы различных металлов, из которых магний и кальций относятся к щелочноземельным металлам.Остальные металлы относятся к элементам d-семейства. На наш взгляд, в зависимости от природы иона металла известно, что элементы s и d отличаются друг от друга физически  и химический.

Полученный диглицирризинат практически нерастворим в воде и других растворителях. Это свойство характерно для солей двух- или трехвалентных металлов сапониновых кислот. Среди рассмотренных выше элементов особое место занимает медь. Электронная структура меди позволяет ей находиться в одновалентном и двухвалентном состояниях. Химические свойства этого элемента также связаны с этим фактором.

Кроме того, ГК  может увеличивать ростовую способность ионов металлов. Основываясь на приведенных выше данных и обратной связи, диглицирризинат меди, цинка, кобальта служит источником для получения сильных, недорогих и универсальных ростовых агентов. Потери урожая из-за болезней многих сельскохозяйственных культур имеют тенденцию к росту во всем мире. Эту проблему нельзя полностью решить созданием устойчивых к болезням растений и применением пестицидов. В связи с этим с каждым годом все больше внимания уделяется биологическим и экологически безопасным методам борьбы с вредителями. Следовательно, исследование содержания белка также показало резкое изменение количества и спектра белков в растительной клетке. Также было показано, что под воздействием применяемых препаратов волосатые и безволосые линии семян хлопка сохраняют все свои уникальные свойства.

Рисунок 1. Пророщенные семена хлопчатника

Синтезированные тритерпенонды Cо(ГК)₂, Zn(ГК)₂, Сu(ГК)₂, Mg(ГК)₂, Mn(ГК)₂, Са(ГК)₂, Na₄Cо(ГК)₂ Семена хлопчатника выдерживались 2 дня при концентрации 10^–7 М, семена завертывались в фильтровальную бумагу и выращивались в темноте в течение 7 дней (рис.1). В нашем эксперименте были созданы условия искусственного дефицита влаги. В этом случае семена держали отдельно в сухом контейнере в течение суток, а затем снова помещали во влажные условия.

Проведенные результаты, полученные в нашем эксперименте, приведены в таблицах 1 и 2.

Таблица 1.

Изучение влияния устойчивых  диглицирризинатов на рост и развитие проростков хлопчатника сорта С-4727

Таблица 2.

Изучение влияния устойчивых диглицирризинатов на рост и развитие всходов хлопчатника Бухара-6

Устойчивый сорта хлопчатника С-4727 положительно влиял на развитие корневой системы проростков в отличие от 2 Zn солевого раствора тритерпеноидов (ГК). Длина корней увеличилась в среднем в 1,5 раза по сравнению с образцом. Соли диглицирризината существенно не влияли на удлинение корней проростков сорта хлопчатник Бухара-6.Согласно полученным результатам, изученные соли диглицирризинатов положительно влияли на развитие корней, стимулируя ростки устойчивых к увяданию сеянцев хлопка С-4727  в условиях дефицита влаги.

Тритерпеноиды синтезированы совместно с морфологическим анализом проростков:Cо(ГК)₂, Zn(ГК)₂, Сu(ГК)₂, Mg(ГК)₂, Mn(ГК)₂, Са(ГК)₂, Na₄Cо(ГК)_2.

Изучено влияние низких концентраций физиологических растворов - 10-7 М на активность окислительных ферментов - пероксидазы, полифенолоксидазы.

Результаты, полученные при изучении влияния растворов солей тритерпеноидов на ферментативную активность, приведены в таблице ниже.

Под влиянием исследуемых солей активность фермента полифенолоксидазы у проростков сорта Бухара-6 повышалась. Напротив, активность фермента пероксидазы (ГК) немного снижалась под влиянием всех диглицирризинатов, кроме соли Со.Только соль (ГК) ₂Co увеличивала пероксидазную активность в среднем в 2,2 раза. Согласно результатам, окисление фенольных соединений в присутствии полифенолоксидазы в клеточной ткани проростков Бухары-6 было ускорено (табл. 3).Можно сделать вывод, что клеточная ткань компенсирует работу некоторых систем обменных процессов под действием диглицирризинатов при дефиците влаги, и в этом случае диглицирризинаты могут служить хорошими осмопротекторами.

Таблица 3.

Изучение влияния диглицирризинатов на активность ферментов у 7-дневных проростков хлопчатника сортов Бухара-6 и С-4727   

Можно предположить, что причина низкой активности фермента пероксидазы заключается в том, что фермент плохо разделяется при экстракции из-за укрепления клеточной стенки, ускоренных процессов ее утолщения и прочного связывания с клеточной мембраной.

Интересные результаты наблюдались в образцах, обработанных устойчивыми к увяданию сеянцами хлопка С-4727, обработанными солями диглицирризината.

В то же время активность пероксидазы (ГК) ₂Co и (ГК) ₂Mg была в 2,5-3,5 раза выше, чем в образце, и незначительно увеличивалась под влиянием других солей. Активность полифенолоксидазы практически не изменилась. Вероятно, причина повышения активности пероксидазы у сорта хлопка С-4727 заключается в том, что ионы металлов в диглицирризинате действуют как кофактор. Кроме того, активируются «свободные» пероксидазы в цитоплазме и межклеточной жидкости, которые, как можно предположить, активно участвуют в реакциях окисления в присутствии перекиси водорода в клетке . Результаты в таблице показывают, что содержание белка было выше, чем в образце.

ВЫВОД : Таким образом, кобальтовая соль ГК  увеличивала пероксидазную активность сортов хлопчатника Бухара-6 и С-4727 до 3100 Ед / мг и 2000 Ед / мг соответственно, что в 2-3 раза выше, чем в контроле.

Это свидетельствует о том, что супрамолекулярные комплексные соединения, образованные ГК с некоторыми d-металлами, могут быть использованы как перспективные соединения, ускоряющие процессы роста и развития растений хлопчатника.

Список литературы:

1. Рейнболд А.М. Регуляторы роста растений с ретардантными свойствами // Агроксимия 1986. - №5. - С. 116-133.
2. Муромцев Г.С., Кокурин А.В., Павлова З.Н. Антигиббериллиноваяактивность ингибиторов и этилена // С.хоз.биол - 1985.
3. Султанова Е.М., Вешкурова О.Н., Умаров А.А., Таканаев А.А., Салихов Ш.И. Влияние этилена и некоторых дефолиантов на динамику изменения спектра белков в ростках хлопка. //Xim.prir.soed.
4. Кадыров Б. Влияние которана на изменение содержания свободных аминокислот в списке новых сортов льняного семени. // В кн. Действие, последствие гербицидов на растения и поиск новых соединений для борьбы с сорной растительностью. Ташкент. Вентилятор 1976. - С.88-91.
5. Мустакимова Е.Ч. Изучение глюкансинтетазы волосна различных сортов клопчатника. // Автор. диссертация .. канд.биол.наук.1995. -20 с.
6. Лозовая В.В., Марапов И.Б., Тарчевский И.А., Оксотник С.А., Резванова Е.А. Действие некоторых замедлителей на интенсивность синтеза целлюлозы в семенах хлопка .// Физ. и 6иоксим, культур.раст.- 1984.
7. Исаев Ю.Т., Далимов Д.Н., Тухтабоев Н.Х. «Производство диглицирризинатов некоторых ионов двухвалентных металлов на основе сырья сладкого комбината» Андижан. 26 января 1999 г., 123.
8. Исаев Ю.И., Далимов Д.Н., Аскаров И.Р. Синтез диглициризинатов некоторикс микроэлиментов. // Ксим. прир. соед. 1998 год. Релиз.
9. Бердалиев У., Кушиев X.X., Далимов Д.Н. Изучение влияния глицирризиновой кислоты и комплекса меди на рост и развитие пшеницы. Цветочный бюллетень.