Поливариантность сезонной динамики активности ингибиторов трипсина у двух видов рода Hedysarum (Fabaceae) в условиях юга Сибири

Актуальность. Трипсинингибирующая активность (ТИА) – это один из факторов иммунитета у растений, который обеспечивает наличие общей неспецифической системной устойчивости. Представители рода Hedysarum L. – перспективные лекарственные и высокобелковые кормовые растения с высокой ТИА в листьях. Высокие значения ТИА в надземной части растений приводят к снижению усвоения белка животными, поэтому выявление дифференциации особенностей сезонной динамики ТИА позволит наиболее эффективно использовать потенциал этих видов в условиях юга Сибири.

Материалы и методы. ТИА в листьях изучена у зрелых генеративных растений редкого для Сибири вида Hedysarum theinum Krasnob. и устойчивого в лесостепи Западной Сибири H. flavescens Regel & Schmalh. Исследования в 2010 г. проведены у H. theinum в природных условиях (Республика Алтай) и в культуре (лесная зона Западной Сибири). В 2017 г. – у H. theinum и H. flavescens в культуре в лесостепи Западной Сибири. Метод основан на спектрофотометрическом измерении величины оптической плотности продуктов распада белкового субстрата (БАПА) под действием трипсина (при 405 нм). В качестве субстрата для определения ТИА использован БАПА (N^a -бензоил-DL-аргинин-п-нитроанилид) и бычий трипсин производства ISN-Biomedical (USA).

Заключение. Максимальными средними для выборки значениями ТИА в фазе цветения характеризовались растения H. theinum в Республике Алтай и H. flavescens, произраставшие в относительно благоприятных условиях в лесостепи Западной Сибири. В лесной зоне Западной Сибири у H. theinum ТИА при цветении не увеличивалась, а в лесостепной снижалась, что позволяет рекомендовать эти образцы для практического использования в даннойфазе сезонного развития. 

1. Bhattacherjee C., Doddananjappa T.P., Manjunath N.H., Sanyal D., Zarga S.M. Exploring plant proteinase inhibitors. Genomics and Applied Biology. 2012;3(2):8-21. DOI: 10.3969/gab.2012.03.0002

2. Diaz-Mendoza M., Velasco-Arroyo B., Santamaria M.E., González-Melendi P., Martinez M., Diaz I. Plant senescence and proteolysis: two processes with one density. Genetics and Molecular Biology. 2016;39(3):329-338. DOI: 10.1590/1678-4685-gmb-2016-0015

3. Дорогина О.В., Жмудь Е.В. Трипсинингибирующая активность в листьях кормовых бобовых растений. Сибирский вестник сельскохозяйственной науки. 2010;10:23-28.

4. Методы биохимического исследования растений / под. ред. А.И. Ермакова. Ленинград; 1987.

5. Гофман Ю.Я., Вайсблай И.М. Определение ингибитора трипсина в семе нах гороха. Прикладная биохимия и микробиология. 1975;11(5):777-783.

6. Gomes M.T., Oliva M.L., Lopes M.T., Salas C.E. Plant proteinases and inhibitors: An overview of biolo gical function and pharmacological activity. Current Protein and Peptide Science. 2011;12(5):417-436. DOI: 10.2174/138920311796391089

7. Иванов О.А., Домаш В.И. Накопление ингибиторов сериновых протеиназ в различных частях дикорастущих видов растений семейства Compositae в процессе роста и развития. Известия НАН Беларуси. Серия биологических наук. 2010;4:11-15.

8. Карнаухова Н.А., Сыева С.Я. Опыт создания искусственных популяций Hedysarum theinum (Fabaceae). Растительный мир Азиатской России. 2012;2(10):142-149.

9. Körner C. Plant adaptation to cold climates [version 1; peer review: 2 approved]. F1000Research; 20016;5(F1000 Faculty Rev):2769. DOI: 10.12688/f1000research.9107.1

10. Mann H.B., Whitney D.R. On a test of whether one of two random variables is stochastically larger than the other. Annals of Mathematical Statistics. 1947;18(1):50-60. DOI: 10.1214/aoms/1177730491

11. Patriota L.L.S., Procópio T.F., de Souza M.F., de Oliveira A.P.S., Carvalho L.V.N., Pitta M.G.R. et al. A trypsin inhibitor from Tecoma stans leaves inhibits growth and promotes ATP depletion and lipid peroxidation in Candida albicans and Candida krusei. Frontiers in Microbiology. 2016;7:611. DOI: 10.3389/fmicb.2016.00611

12. Corpus ID: 17272952 Rai S., Aggarwal K.K., Babu C.R. Influence of host plant (Terminalia arjuna) defences on the evolution of feeding behaviour in the tasar silkworm. Current Science. Biology. 2006;91(1):68-72.

13. Shamsi T.N., Parveen R., Sadaf F. Trypsin inhibitors demonstrate antioxidant activities, inhibit A549 cell proliferation, and increase activities of reactive oxygen species scavenging enzymes. The Indian Journal of Pharmacology. 2017;49(2):155-160. DOI: 10.4103/ijp.IJP_553_16

14. Srikanth S., Chen Z. Plant protease inhibitors in therapeutics – Focus on cancer therapy. Frontiers in Pharmacology. 2016;7:470. DOI: 10.3389/fphar.2016.00470

15. Свиридова Т.П., Зиннер Н.С. Интродукция флавоноидосодержащих лекарственных растений в Сибирском ботаническом саду Томского государственного университета. Вестник Томского государственного университета. Биология. 2007;305:211-214.

16. Трифонова Е.А., Кочетов А.В., Шумный В.К. Молекулярные механизмы системной устойчивости растений к вирусным инфекциям и способы повышения вирусоустойчивости путем трансгенеза. Успехи современной биологии. 2007;127(1):13-24.

17. Валуева Т.А., Мосолов В.В. Роль ингибиторов протеолитических ферментов в защите растений. Успехи биологической химии. 2002;42:193-216.

18. Погода и климат. Справочно-информационный портал. 2004-2020). URL: http://www.pogodaiklimat.ru/ [дата обращения: 02.04.2020].

19. Zavala J.A., Patankar A.G., Gase K., Baldwin I.T. Constitutive and inducible trypsin proteinase inhibitor production incurs large fitness costs in Nicotiana attenuate. PNAS. 2004;101(6):1607-1612. DOI: 10.1073/pnas.0305096101

20. Жмудь Е.В., Кубан И.Н., Ачимова А.А., Ямтыров М.Б., Дорогина О.В. Влияние искусственной дефолиации на активность ингибиторов трипсина у Hedysarum theinum (Fabaceae). Растительный мир Азиатской России. 2019;4(36):48-55

21. Zhmud E., Kuban I., Emtseva M. Dorogina O. Comparative analysis of trypsin inhibitor activity in the wet and dry weight of leaves in representatives of Hedysarum L. In: The Foreststeppe of Western Siberia. BIO Web Conf. 2018; Vol. 11. IV(VI). All-Russia Scientific–Practical Conference “Prospects of Development and Challenges of Modern Botany”. Novosibirsk; 2018. p.1-4. DOI: 10.1051/bioconf/20181100052

22. Жученко А.А. Экологическая генетика культурных растений и проблемы агросферы (теория и практика). Т. 1. Москва: Агрорус; 2004.