Обработка семян салициловой кислотой усиливает экспрессию генов и активность антиоксидантных ферментов в растениях пшеницы при дефиците цинка или меди

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Изучали влияние обработки салициловой кислотой (СК) семян пшеницы на уровень экспрессии генов TaCu/ZnSOD, TaFeSOD и TaCAT2 и активность антиоксидантных ферментов (супероксиддисмутазы (СОД) и каталазы (КАТ)) в листьях при оптимальном содержании цинка (2 мкМ) и меди (0.3 мкМ) в корнеобитаемой среде или их недостатке. Впервые показано, что обработка СК семян приводит к повышению по сравнению с необработанными растениями количества транскриптов изученных генов, причем как в оптимальных условиях минерального питания, так и при дефиците цинка или меди. При этом также возрастает активность ферментов, особенно каталазы. Судя по содержанию МДА, это позволяет избежать усиления интенсивности перекисного окисления липидов (ПОЛ) и, соответственно, развития окислительного стресса. Сделан вывод, что обнаруженный положительный эффект обработки семян СК на активность основных ферментов антиоксидантной защиты может лежать в основе стимулирующего действия данного фитогормона на физиологические процессы у растений, испытывающих дефицит микроэлементов.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Н. М. Казнина

Институт биологии – обособленное подразделение ФГБУН Федерального исследовательского центра “Карельский научный центр Российской академии наук”

Автор, ответственный за переписку.
Email: kaznina@krc.karelia.ru
Россия, Петрозаводск

Н. С. Репкина

Институт биологии – обособленное подразделение ФГБУН Федерального исследовательского центра “Карельский научный центр Российской академии наук”

Email: kaznina@krc.karelia.ru
Россия, Петрозаводск

Ю. В. Батова

Институт биологии – обособленное подразделение ФГБУН Федерального исследовательского центра “Карельский научный центр Российской академии наук”

Email: kaznina@krc.karelia.ru
Россия, Петрозаводск

А. А. Игнатенко

Институт биологии – обособленное подразделение ФГБУН Федерального исследовательского центра “Карельский научный центр Российской академии наук”

Email: kaznina@krc.karelia.ru
Россия, Петрозаводск

А. Ф. Титов

Институт биологии – обособленное подразделение ФГБУН Федерального исследовательского центра “Карельский научный центр Российской академии наук”

Email: kaznina@krc.karelia.ru

член-корреспондент

Россия, Петрозаводск

Список литературы

  1. Al Jabri H., Saleem M.H., Rizwa M., et al. Zinc oxide nanoparticles and their biosynthesis: Overview // Life. 2022. V. 12: 594.
  2. Zaheer I.E., Ali S., Saleem M.H., et al. Combined application of zinc and iron-lysine and its effects on morphophysiological traits, antioxidant capacity and chromium uptake in rapeseed (Brassica napus L.) // PloS One. 2022. V. 17: e0262140.
  3. Mermod M., Takusagawa M., Kurata T., et al. SQUAMOSA promoter-binding protein-like 7 mediates copper deficiency response in the presence of high nitrogen in Arabidopsis thaliana // Plant Cell Reports. 2019. V. 38 (7). P. 835–846.
  4. Gong Q., Li Z.H., Wang L., et al. Gibberellic acid application on biomass, oxidative stress response, and photosynthesis in spinach (Spinacia oleracea L.) seedlings under copper stress // Environ. Sci. Pollut. Res. 2021. V. 28. P. 53594–53604.
  5. Chen H.-H., Chen X.-F., Zheng Z.-C., et al. Characterization of copper-induced-release of exudates by Citrus sinensis roots and their possible roles in copper-tolerance // Chemosphere. 2022. V. 308 (2): 136348.
  6. Schulten A., Pietzenuk B., Quintana J., et al. Energy status-promoted growth and development of Arabidopsis require copper deficiency response transcriptional regulator SPL7 // Plant cell. 2022. V. 34. P. 3873–3898.
  7. Zeng H., Zhang X., Ding M., et al. Transcriptome profiles of soybean leaves and roots in response to zinc deficiency // Physiol. Plant. 2019. V. 167 (3). P. 330–351.
  8. Kumar D. Salicylic acid signaling in disease resistance // Plant Sci. 2014. V. 228. P. 127–134.
  9. Sharma A., Sidhu G.P., Araniti F., et al. The role of salicylic acid in plants exposed to heavy metals // Molecules. 2020. V. 25 (3): 540.
  10. Mohsenzadeh S., Shahrtash M., Mohabatkar H. Interactive effects of salicylic acid and silicon on some physiological responses of cadmium-stressed maize seedlings // Iran J. Sci. Technol. 2011. V. 35. P. 57–60.
  11. Gondor O.K., Pál M., Janda T., et al. The role of methyl salicylate in plant growth under stress conditions // J. Plant Physiology. 2022. V. 277: 153809.
  12. Ignatenko A.A., Nilova I.A., Kholoptseva E.S., et al. Effect of seed treatment with salicylic acid on the carbonic anhydrase activity, photosynthesis rate, stomatal conductance, and pigments content in wheat leaves at zinc excess // Doklady Biological Sciences. 2023.
  13. Kaznina N., Repkina N., Ignatenko A., et al. Effect of salicylic acid on physiological parameters of wheat under zinc or copper deficiency // Vegetos. 2023. V. 36 (3).
  14. Livak K.J., Schmittgen T.D. Analysis of relative gene expression data using real-time quantitative PCR and the 2–ΔΔCt method // Methods. 2001. V. 25. P. 402–408.
  15. Yamasaki H., Abdel-Ghany S.E., Cohu C.M., et al. Regulation of copper homeostasis by micro-RNA in Arabidopsis // J. Biol. Chem. 2007. V. 282. P. 16369–16378.
  16. Li Y., Zhang Y., Shi D., et al. Spatial-temporal analysis of zinc homeostasis reveals the response mechanisms to acute zinc deficiency in Sorghum bicolor // New Phytol. 2013. V. 200. P. 1102–1115.
  17. Hacisalihoglu G., Hart J.J., Wang Y.-H., et al. Zinc efficiency is correlated with enhanced expression and activity of zinc-requiring enzymes in wheat // Plant Physiol. 2003. V. 131. P. 595–602.
  18. Tewari R.K., Kumar P., Sharma P.N. An effective antioxidant defense provides protection against zinc deficiency-induced oxidative stress in Zn-efficient maize plants // J. Plant Nutr. Soil Sci. 2019. V. 182. P. 701–707.
  19. Batova Yu., Kazninа N., Repkina N., et al. Effect of zinc deficiency and excess on catalase activity and HvCAT2 gene expression in barley // Vegetos. 2022. V, 35. P. 833–838.
  20. Chen W., Yang X., He Z., et al. Differential changes in photosynthetic capacity, 77 K chlorophyll fluorescence and chloroplast ultrastructure between Zn-efficient and Zn-inefficient rice genotypes (Oryza sativa) under low zinc stress // Physiol. Plant. 2008. V. 132. P. 89–101.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Влияние предобработки семян СК на относительное количество транскриптов генов TаCu/ZnSOD2 и TaFeSOD в листьях пшеницы при недостатке цинка или меди в субстрате.

Скачать (104KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Влияние предобработки семян СК на относительное количество транскриптов гена TаСАТ в листьях пшеницы при недостатке цинка или меди в субстрате.

Скачать (47KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024