У природі рослини можуть перебувати в умовах пониженого вмісту кисню при перезволоженні або затоплення грунтів, при сильну загазованість у містах, виростанні в умовах високогір'я.
Види рослин розрізняються по сприйнятливості до гипоксическом стресу. Толерантність може варіюватися від декількох годин до декількох днів і навіть тижнів в залежності від виду, органів, які відчувають нестачу кисню, етапу розвитку, а так само зовнішніх умов, таких як температура.
В даний час механізми рослин, які лежать в основі коротко- та довгострокової стійкості до анаеробних умов досліджуються багатьма вченими. Вони спрямовані на запобігання цитоплазматического ацидозу, адекватну реакцію на стрес, забезпечення мінімальної енергією для підтримання життєдіяльності, модифікації експресії генів і зміну метаболічних шляхів з метою акліматизації до низького вмісту кисню в середовищі [34].
В умовах гіпоксії електрон транспортна ланцюг мітохондрій зазнає деякі зміни: рослини здійснюють пошук інших альтернативних з'єднань, здатних виступати в якості кінцевого акцептора електронів. Цикл Кребса так само не є винятком, відповідно і його компоненти тим чи іншим чином реагують на недолік кисню.
Фумарази (фумаратгідратаза, КФ 4.2.1.2) - це фермент, який займає одне з ключових положень в регуляції дихання мітохондрій, а так само виконує важливу роль в забезпеченні взаємодії клітинних органел. Даний фермент у деяких організмів кодується 2 генами fum 1 і fum2, в клітці представлений в цитозольних і мітохондріальної формі. У ролі мітохондріального ферменту він каталізує одну зі стадій циклу: реакцію перетворення фумарата в малат, а в цитоплазмі йому наказують кілька функцій: безпосередню участь в метаболізмі азоту і утилізація фумарата, що утворюється в реакції, що каталізується аргінінсукцінат-ЛіАЗ, що знаходиться в цитоплазмі або пластидах [31 ]. У зв'язку з тим, що нестача кисню робить істотний вплив на обмін речовин в клітині, а фумаратгідротаза є важливим учасником метаболізму рослин, метою нашої роботи було вивчити зміна активності фумаратгідротази в зеленому листі кукурудзи в умовах гіпоксії.
Гіпоксія як стресовий фактор
Дефіцит кисню як стресовий фактор для рослин
Рослинний організм на різних етапах свого онтогенезу піддається стресовим впливам з боку навколишнього середовища, таким як зміни температури, інтенсивності світла, нестачі поживних речовин, надлишку або нестачі води. На додаток до цих абіотичних стресів, на рослини також впливають різні інфекційні збудники і комахи-фітофаги [24].
У природних умовах гіпоксія може спостерігатися в разі надмірного зволоження або затоплення грунтів, в зв'язку, з чим рослина може тривалий час відчувати брак кисню. Так як його нестача здатна викликати сильні порушення в метаболічних процесах клітини, серйозним завданням для сучасних дослідників є вивчення механізмів і пошук шляхів адаптації рослин до умов гіпоксії [25].
клітина фумаратагідротаза рослина гіпоксія