“ZAMONAVIY BIOLOGIYANING DOLZARB MUAMMOLARI VA
RIVOJLANISH ISTIQBOLLARI”
xalqaro ilmiy-amaliy anjuman materiallari
adu.uz
universaljurnal.uz
424
ANTIOKSIDANTLARNING O‘SIMLIKLAR HAYOTIDAGI AHAMIYATI
Dolimova Dilnozaxon Zulfqorbek qizi
Andijon Davlat Universiteti Genetika va Biotexnologiya kafedrasi
O‘simliklar fiziologiyasi yo‘nalishi 2-kurs magistranti
b.f.n., v.b.professor To‘xtaboyeva Feruza Muratovna
Andijon Davlat Universiteti Genetika va Biotexnologiya kafedrasi
https://doi.org/10.5281/zenodo.15577904
Annotatsiya
: Antioksidantlar o‘simlik hujayralarida hosil bo‘ladigan erkin radikallar va reaktiv
kislorod shakllarining (ROS) zararli ta’sirini bartaraf etishda muhim biologik moddalardir. Ular
o‘simliklarning normal fiziologik jarayonlarini saqlab turish, stress sharoitlariga (masalan:
qurg‘oqchilik, sho‘rlanish, ekstremal harorat va biotik stress) bardoshliligini oshirishda muhim rol
o‘ynaydi. Ushbu maqolada o‘simliklarda antioksidant tizimining asosiy komponentlari —
fermentativ (superoksid dismutaza, katalaza, askorbat peroksidaza) va nofermentativ (askorbin
kislotasi, glutation, tokoferol) antioksidantlarning vazifalari va ular ishtirokida kechuvchi himoya
mexanizmlari tahlil qilinadi. Shuningdek, antioksidantlarning o‘sish, rivojlanish va ildiz hosil bo‘lish
jarayonlaridagi fiziologik roli, ularning stressga qarshi adaptatsion strategiyalarni shakllantirishdagi
ahamiyati yoritiladi. Maqola antioksidantlar bilan bog‘liq zamonaviy tadqiqotlar natijalariga
asoslanadi va ularning qishloq xo‘jaligi ekinlari hosildorligini oshirishdagi potensial imkoniyatlarini
ko‘rsatib beradi.
Kalit so‘z:
Antioksidantlar, Reaktiv kislorod shakllari (ROS), O‘simlik stressi, Superoksid
dismutaza (SOD), Katalaza (CAT), Askorbin kislotasi
Аннотация
:
Антиоксиданты
являются
важными
биологическими
веществами
в
устранении
вредного
воздействия
свободных
радикалов
и
активных
форм
кислорода
(
АФК
),
образующихся
в
растительных
клетках
.
Они
играют
важную
роль
в
поддержании
нормальных
физиологических
процессов
растений
,
повышении
устойчивости
к
стрессовым
условиям
(
например
:
засухе
,
засолению
,
экстремальным
температурам
и
биотическому
стрессу
).
В
статье
проанализированы
функции
основных
компонентов
антиоксидантной
системы
растений
-
ферментативных
(
супероксиддисмутаза
,
каталаза
,
аскорбатпероксидаза
)
и
неферментативных
(
аскорбиновая
кислота
,
глутатион
,
токоферол
)
антиоксидантов
и
их
защитные
механизмы
.
Также
будет
освещена
физиологическая
роль
антиоксидантов
в
процессах
роста
,
развития
и
корнеобразования
,
их
значение
в
формировании
адаптивных
стратегий
борьбы
со
стрессом
.
Статья
основана
на
результатах
современных
исследований
антиоксидантов
и
показывает
их
потенциал
в
повышении
урожайности
сельскохозяйственных
культур
.
Ключевые
слова
:
антиоксиданты
,
активные
формы
кислорода
(
АФК
),
стресс
растений
,
супероксиддисмутаза
(
СОД
),
каталаза
(
КАТ
),
аскорбиновая
кислота
.
Annotation:
Antioxidants are important biological substances in eliminating the harmful
effects of free radicals and reactive oxygen species (ROS) produced in plant cells. They play an
important role in maintaining normal physiological processes of plants, increasing tolerance to stress
conditions (for example: drought, salinity, extreme temperature and biotic stress). This article
analyzes the functions of the main components of the antioxidant system in plants - enzymatic
(superoxide dismutase, catalase, ascorbate peroxidase) and non-enzymatic (ascorbic acid,
glutathione, tocopherol) antioxidants and their protective mechanisms. Also, the physiological role
of antioxidants in the processes of growth, development and root formation, their importance in the
formation of adaptive strategies against stress will be highlighted. The article is based on the results
of modern research on antioxidants and shows their potential in increasing the productivity of
agricultural crops.
Keyword:
Antioxidants, Reactive oxygen species (ROS), Plant stress, Superoxide dismutase
(SOD), Catalase (CAT), Ascorbic acid
“ZAMONAVIY BIOLOGIYANING DOLZARB MUAMMOLARI VA
RIVOJLANISH ISTIQBOLLARI”
xalqaro ilmiy-amaliy anjuman materiallari
adu.uz
universaljurnal.uz
425
O‘simliklar — Yerdagi hayotning asosi va biosferadagi eng muhim tirik organizmlar
guruhlaridan biri hisoblanadi. Ular fotosintez orqali nafaqat kislorod ishlab chiqaradi, balki insoniyat
va hayvonot dunyosi uchun oziq-ovqat, dori-darmon va sanoat xomashyosi bilan ta’minlaydi. Shunga
qaramay, o‘simliklar hayoti davomida doimiy ravishda turli biotik (zamburug‘lar, bakteriyalar,
viruslar va hasharotlar) va abiotik (qurg‘oqchilik, sho‘rlanish, yuqori yoki past harorat, UV
nurlanishi, og‘ir metallar) stress omillari ta’sirida bo‘ladi. Ushbu omillar o‘simlik organizmida
reaktiv kislorod shakllari (RKS)ning ortiqcha hosil bo‘lishiga sabab bo‘ladi [2]. Normada RKS
o‘simliklarda signal uzatish va rivojlanish jarayonlarida ishtirok etadi, ammo ularning miqdori ortib
ketsa, bu hujayraviy tuzilmalar uchun halokatli oqibatlarga olib keladi [4].
RKSlar DNK, lipidlar, oqsillar va boshqa hujayra komponentlarini oksidlab, ularning
funksional faolligini buzadi, bu esa hujayra shikastlanishiga, qarish jarayonining tezlashishiga va
nihoyat o‘simlikning nobud bo‘lishiga olib kelishi mumkin [3]. Aynan shu nuqtada o‘simliklarning
o‘ziga xos himoya mexanizmlari — antioksidant tizimlari ishga tushadi. Bu tizimlar RKS ni
zararsizlantirish, ularning hujayra ichida erkin harakatini cheklash va ularning salbiy ta’sirini
kamaytirishga xizmat qiladi.
Antioksidantlar fermentativ (superoksid dismutaza, katalaza, askorbat peroksidaza) va
nofermentativ (askorbin kislotasi, glutation, flavonoidlar, karotinoidlar) shakllarda mavjud. Ularning
har biri o‘ziga xos ahamiyatga ega bo‘lib, kompleks tarzda faoliyat yuritadi. Fermentativ
antioksidantlar bevosita RKS ni parchalaydi, nofermentativlar esa ularni ushlab qoladi yoki
regeneratsiya mexanizmlarini faollashtiradi.
Zamonaviy tadqiqotlar shuni ko‘rsatmoqdaki, antioksidant tizimlari nafaqat stressga
chidamlilikda, balki o‘simliklarning normal rivojlanish jarayonlarida — urug‘larning unishi,
barglarning qarishi, gullash va mevadorlik bosqichlarida ham muhim rol o‘ynaydi. Shu sababli,
o‘simliklarda antioksidant tizimlarini chuqur o‘rganish, ularni faollashtiruvchi omillarni aniqlash va
bu bilimlardan qishloq xo‘jaligida foydalanish bugungi ilmiy-tadqiqot ishlarining dolzarb
yo‘nalishlaridan biri hisoblanadi.
Ushbu maqolada antioksidantlarning o‘simliklar hayotidagi ahamiyati, ularning turlari, ish
mexanizmi, stress omillariga javobi va biotexnologiyadagi qo‘llanilishi ilmiy asosda yoritib beriladi.
Reaktiv kislorod shakllarining (RKS) kelib chiqishi va xavfi. Reaktiv kislorod shakllari (RKS)
o‘simlik hujayralarida normal metabolik jarayonlar natijasida hosil bo‘ladi. Asosan fotosintez, nafas
olish va oksidlovchi fermentlar ishtirokida shakllanadi. Odatda o‘simliklar hujayralari RKS ni
zararsizlantirish tizimlariga ega bo‘lsa-da, stress sharoitida bu shakllarning miqdori ortadi va redoks
muvozanati buziladi.
Asosiy RKS turlari quyidagilardir:
·
Superoksid anioni (O
₂⁻
)
– kislorod molekulasining bitta elektronni qabul qilishi
natijasida hosil bo‘ladi.
·
Vodorod peroksid (H
₂
O
₂
)
– nisbatan kam faol bo‘lsa-da, hujayra membranalaridan
erkin o‘tib, signal transduktsiyasiga ta’sir qiladi.
·
Gidroksil radikali (OH·)
– eng toksik shakllardan biri bo‘lib, DNK va oqsillarni
shikastlaydi.
·
Singlet kislorod (¹O
₂
)
– energiyalangan kislorod shakli bo‘lib, fotosintez vaqtida hosil
bo‘ladi.
RKS hujayra tuzilmalari uchun xavflidir, chunki ular:
·
Lipidlarni peroksidlab membranalarni buzadi,
·
Oqsillarning strukturasini o‘zgartiradi, ularni denaturatsiyalaydi,
·
Nuklein kislotalarni parchalab, genetik axborotga zarar yetkazadi.
Shunday qilib, RKS ning ortiqcha miqdori oksidlovchi stressga sabab bo‘ladi va bu
o‘simlikning fiziologik jarayonlarini izdan chiqaradi. Bunday holatlarda o‘simliklar antioksidant
himoya tizimlarini ishga soladi.
“ZAMONAVIY BIOLOGIYANING DOLZARB MUAMMOLARI VA
RIVOJLANISH ISTIQBOLLARI”
xalqaro ilmiy-amaliy anjuman materiallari
adu.uz
universaljurnal.uz
426
Fermentativ antioksidantlarning turlari va funksiyasi. Fermentativ antioksidantlar — bu maxsus
fermentlardir, ular RKS ni parchalab, ularni organizm uchun zararsiz moddalarga aylantiradi [5]. Bu
fermentlar yuqori darajadagi substrat spesifikligiga va katalitik faollikka ega.
a) Superoksid dismutaza (SOD).
SOD eng birinchi ishga tushuvchi ferment hisoblanadi. U
superoksid anionini kislorod va vodorod peroksidga aylantiradi.
Uchta asosiy shakli mavjud:
·
Cu/Zn-SOD
– sitoplazmada joylashgan;
·
Mn-SOD
– mitoxondriyalar ichida;
·
Fe-SOD
– xloroplastlarda faoliyat ko‘rsatadi.
b) Katalaza (CAT).
Katalaza fermenti asosan peroksisomalarda joylashgan va H
₂
O
₂
ni suv va
kislorodga aylantirishda ishtirok etadi. Bu ferment tez ishlaydi va hujayra ichidagi peroksid darajasini
kamaytiradi.
c) Askorbat peroksidaza (APX).
APX xloroplast, mitoxondriya va sitoplazmada mavjud
bo‘lib, askorbat kislotasidan foydalanib H
₂
O
₂
ni yo‘q qiladi. Bu ferment “Askorbat-glutation
sikli”ning muhim bo‘g‘inidir.
d) Glutation reduktaza (GR).
GR fermenti GSSG (oksidlangan glutation) ni qayta tiklaydi va
hujayrada GSH darajasini saqlab turadi. Bu redoks muvozanatni saqlashda hal qiluvchi rol o‘ynaydi.
Ushbu fermentlar o‘zaro kooperativ tarzda ishlaydi va bir-birini to‘ldiradi. Ularning faolligi turli
stress sharoitida o‘zgarib turadi va stressga qarshi himoya darajasini belgilaydi.
Nofermentativ antioksidantlarning turlari va o‘rni. Nofermentativ antioksidantlar — bu kichik
molekulali organik birikmalar bo‘lib, ular RKS ni to‘g‘ridan-to‘g‘ri ushlab qoladi, neytrallashtiradi
yoki fermentativ tizimlar faoliyatini qo‘llab-quvvatlaydi. Ular o‘simliklarning turli to‘qimalarida
mavjud bo‘lib, ayniqsa, hujayra shirasida, vakuolalarda, xloroplastlarda va sitoplazmada yuqori
kontsentratsiyada to‘plangan.
a) Askorbin kislotasi (vitamin C).
Askorbin kislotasi o‘simliklarning eng muhim
antioksidantidir. U xloroplastlarda H
₂
O
₂
ni yo‘q qilishda asosiy rol o‘ynaydi, APX fermenti bilan
birgalikda ishlaydi. Bundan tashqari, askorbin kislotasi:
·
fotosintez tizimini himoya qiladi,
·
fitogormonlar biosintezida ishtirok etadi,
·
qarish jarayonini sekinlashtiradi [1, 5].
b) Glutation (GSH).
Glutation — tripeptid bo‘lib, redoks balansni saqlashda asosiy rol
o‘ynaydi. GSH oksidlanib GSSG (oksidlangan shakl) ga aylanadi, keyin esa glutation reduktaza
fermenti ishtirokida yana qayta tiklanadi. Glutation:
·
detoksifikatsiya jarayonlarida ishtirok etadi,
·
ksenobiotiklar va og‘ir metallarni bog‘laydi,
·
signal uzatishda rol o‘ynaydi.
c) Karotinoidlar.
Karotinoidlar (beta-karotin, lutein va boshqalar) plastidlarda, ayniqsa
xloroplast membranalarida mavjud. Ular:
·
singlet kislorodni neytrallashtiradi,
·
fotosintetik pigmentlar degradatsiyasining oldini oladi,
·
yorug‘lik stressiga qarshi himoya qiladi.
d) Flavonoidlar va fenolik birikmalar.
Flavonoidlar o‘simlik hujayralarining vakuolalarida
joylashgan. Ular:
·
erkin radikallarni ushlab qoladi,
·
UV nurlaridan himoya qiladi [6],
·
patogenlarga qarshi antimikrob faollikka ega.
Nofermentativ antioksidantlar turli fiziologik jarayonlarga ham ta’sir qiladi: urug‘larning
unishi, barglarning qarishi, o‘sishning signalizatsiya tizimlarida faol ishtirok etadi.
Stress omillariga javobda antioksidant tizimlarining faollashuvi.
Stress holatlarida (abiotik
va biotik) o‘simliklar antioksidant tizimlarini faollashtirish orqali o‘z hayotiyligini saqlab qolishga
harakat qiladi.
“ZAMONAVIY BIOLOGIYANING DOLZARB MUAMMOLARI VA
RIVOJLANISH ISTIQBOLLARI”
xalqaro ilmiy-amaliy anjuman materiallari
adu.uz
universaljurnal.uz
427
a) Qurg‘oqchilik va issiqlik.
Qurg‘oqchilik sharoitida stomatalar yopiladi va CO
₂
qabul
qilinishi kamayadi. Bu fotosintez jarayonining buzilishiga va RKS ortishiga olib keladi. Natijada
SOD, CAT va APX fermentlarining faolligi oshadi. Shuningdek, glutation va askorbat darajasi
ko‘tariladi.
b) Sho‘rlanish va og‘ir metallar.
Sho‘r muhitda ion muvozanati buziladi, bu esa osmotik
stressga olib keladi. O‘simliklar bu holatga antioksidantlar orqali javob beradi. Masalan, bug‘doy va
arpa navlarida sho‘r muhitda askorbat va flavonoidlar darajasi ortadi.
c) Zararkunandalar va patogenlar.
Biotik stress sharoitida o‘simliklarda "oksidlovchi
portlash" (oxidative burst) sodir bo‘ladi — bu himoya mexanizmi bo‘lib, patogenlarga qarshi tez
javob qaytariladi. Shu bilan birga, antioksidant fermentlar zararli RKS ni cheklashda ishtirok etadi.
d) UV nurlanishi.
Quyosh nurlarining ortiqcha miqdori o‘simlik hujayralarida RKS hosil
bo‘lishini kuchaytiradi. Bu holatda flavonoidlar, antosiyaninlar va karotinoidlar faol ishlab
chiqariladi.
In vitro
sharoitda o‘simlik hujayra liniyalarida antioksidant metabolizmini modellashtirish
orqali ularning o‘zgaruvchan sharoitdagi reaksiyalari chuqur tahlil qilinmoqda. Bu esa amaliy
seleksiya uchun muhim ma’lumotlar beradi.
O‘simliklarning atrof-muhit omillariga bardosh berishi ularning ichki himoya mexanizmlariga
bog‘liq. Reaktiv kislorod shakllarining haddan ortiq hosil bo‘lishi o‘simlik organizmi uchun xavf
tug‘diradi. Shu bois o‘simliklar rivojlanishida antioksidant tizimlarning ahamiyati beqiyosdir.
Fermentativ (SOD, CAT, APX) va nofermentativ (askorbin kislotasi, glutation, flavonoidlar)
antioksidantlar o‘zaro uyg‘unlikda ishlab, hujayra darajasida redoks muvozanatni saqlaydi.
Zamonaviy ilmiy yondashuvlar, jumladan, genetik modifikatsiya va biotexnologik metodlar orqali
antioksidant tizimlarni kuchaytirish o‘simliklarning yashovchanligini oshirishda katta istiqbollarga
ega [7]. Bu esa iqlim o‘zgarishlari sharoitida barqaror qishloq xo‘jaligi rivojiga xizmat qiladi.
Foydalanilgan adabiyotlar
1.
Foyer, C.H., Halliwell, B. (1976). The presence of glutathione and ascorbate in chloroplasts.
Planta
, 133(1), 21–25.
2.
Mittler, R. (2002). Oxidative stress, antioxidants and stress tolerance.
Trends in Plant
Science
, 7(9), 405–410.
3.
Gill, S.S., Tuteja, N. (2010). ROS and antioxidant machinery in abiotic stress.
Plant
Physiology and Biochemistry
, 48(12), 909–930.
4.
Apel, K., Hirt, H. (2004). Reactive oxygen species: metabolism and signal transduction.
Annual Review of Plant Biology
, 55, 373–399.
5.
Noctor, G., Foyer, C.H. (1998). Ascorbate and glutathione in plants.
Annual Review of Plant
Physiology
, 49, 249–279.
6.
Hagerman, A.E., et al. (1998). Polyphenolics as antioxidants.
J. Agric. Food Chem.
, 46,
1887–1892.
7.
Szyma
ń
ska, R., et al. (2016). Plant-derived antioxidants
