Wpływ PGPR (Plant Growth Promoting Rhizobacteria) na ekspresję metalotioneiny BnMT2 Brassica napus L. rosnącego w obecności metali ciężkich

• Autorzy: Dabrowska G. , Hrynkiewicz K. , Trejgell A.

Warianty tytułu

EN

The influence of PGPR (Plant Growth Promoting Rhizobacteria) on expression of metallothionein BnMT2 Brassica napus L. growing at the presence of heavy metals

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Metalotioneiny (MTs) stanowią rodzinę białek niskocząsteczkowych, które bogate są w reszty cysteinowe i posiadają zdolność do wiązania metali ciężkich. Białka te uczestniczą w utrzymaniu homeostazy metali niezbędnych do życia, a także w detoksyfikacji szkodliwych metali ciężkich. Wykorzystując technikę hybrydyzacji northern przeanalizowano poziom ekspresji metalotioneiny 2 Brassica napus L. (BnMT2) w liściach roślin inokulowanych bakteriami ryzosferowymi. Rośliny rosnące w glebie skażonej metalami ciężkimi (Cd, Cu, Zn i Pb), zainokulowane szczepem Bacteroidetes bacterium (I-116-1) i koinokulowane Pseudomonas fluorescens i Variovorax sp. (LIC1 i ML3-12) zawierały największą ilość transkryptu badanego genu. Równoczesne szczepienie rzepaku bakteriami ryzosferowymi B. bacterium, Ps. fluorescens i Variovorax sp. (I-116-1, LIC1 i ML3-12) oraz B. bacterium i Ps. fluorescens (I-116-1 i LIC1) wpływało na nieznaczne zwiększenie poziomu ekspresji BnMT2 w porównaniu do roślin nieinokulowanych. Najniższy poziom ekspresji BnMT2 stwierdzono u roślin rosnących w obecności Ps. fluorescens (LIC1). Poziom ekspresji metalotioneiny 2 w liściach rzepaku zależał od rodzaju bakterii ryzosferowych obecnych w glebie.

EN

Metallothioneins (MTs) are the small nuclear protein family rich in cysteine residues and capable of heavy metal binding. These proteins take part in maintain heavy metals homeostasis process and detoxification of heavy metals as well. The Brassica napus L. metalotionein 2 (BnMT2) expression level in rhizobacteria inoculated leaves was studied with northern hybridization. The plants growing in soil polluted with heavy metals (Cd, Cu, Zn and Pb), inoculated with Bacteroidetes bacterium (I-116-1) and coinoculated with Pseudomonas fluorescens and Variovorax sp. (LIC1 i ML3-12) strains consisted the biggest amount of studied gene transcript. Parallel the rape inoculation with B. bacterium, Ps. fluorescens and Variovorax sp. (I-116-1, LIC1 i ML3-12), B. bacterium and Ps. fluorescens (I-116-1 i LIC1) strains resulted in slight increase of BnMT2 expression level as compared to noninoculated plants. The lowest BnMT2 expression level was found in plants growing in Ps. fluorescens (LIC1) presence. The metalotionein 2 expression level in rape leaves depended on rhizobacteria strains present in the soil.

Słowa kluczowe

PL

bialka niskoczasteczkowe; metalotioneina; rzepak; Brassica napus; bakterie ryzosferowe; ekspresja genow; metale ciezkie

EN

low molecular protein; metallothionein; rape; Brassica napus; rhizosphere bacteria; gene expression; heavy metal

• Wydawca: -
• Czasopismo: Zeszyty Problemowe Postępów Nauk Rolniczych
• Rocznik: 2011
• Tom: 567
• Opis fizyczny: s.83-92,rys.,fot.,bibliogr.

Twórcy

autor

Dabrowska G.

• Zakład Genetyki, Instytut Biologii Ogólnej i Molekularnej, Uniwersytet Mikołaja Kopernika w Toruniu, ul.Gagarina 9, 87-100 Toruń

autor

Hrynkiewicz K.

• Zakład Mikrobiologii, Uniwersytet Mikołaja Kopernika w Toruniu, Torun

autor

Trejgell A.

• Katedra Fizjologii Roślin i Biotechnologii, Uniwersytet Mikołaja Kopernika w Toruniu, Toruń

Bibliografia

• Chomczyński P., Sacchi N. 1987. Single-step method of RNA isolation by acid guanidinium thiocyanate-phenol-chloroform extraction. Anal. Biochem. 162: 156-159.
• Cicatelli A., Lingua G., Todeschini V., Biondi S., Torrigiani P., Castiglione S. 2010. Arbuscular mycorrhizal fungi restore normal growth in a white poplar clone grown on heavy metal-contaminated soil, and this is associated with upregulation of foliar metallothionein and polyamine biosynthetic gene expression. Ann. Bot. 106(5): 791-802.
• Clemens S. 2001. Molecular mechanisms of plant metal tolerance and homeostasis. Planta 212: 475-486.
• Clemens S. 2006. Toxic metal accumulation, responses to exposure and mechanisms of tolerance in plants. Biochimie 88: 1707-1719.
• Cobbett Ch., Goldsbrough P. 2002. Phytochelatins and metallothioneins: Roles in heavy metal detoxification and homeostasis. Ann. Rev. Plant Biol. 53: 159-82.
• Dąbrowska G., Hrynkiewicz K., Kłosowska K., Goc A. 2011. Selekcja bakterii ryzosferowych usprawniających procesy fitoremediacji gleb zawierających związki metali ciężkich. Ochr. Środowiska 33: 53-58.
• Dąbrowska G., Hrynkiewicz K., Kłosowska K., Trejgell A., Adamska-Mierek A. 2010. Wpływ bakterii ryzosferowych na kiełkowanie nasion Brassica napus L. w obecności metali ciężkich (Cd, Cu, Pb, Zn). Rośliny Oleiste - Oilseed Crops tom XXXI: 85-97.
• Giritch A., Ganar M., Stephan V.M., Bäumlein H. 1998. Structure, expression and chromosomal localization of the metallothionein-like gene family in tomato. Plant Mol. Biol. 37: 701-714.
• Hrynkiewicz K., Baum Ch., Leinweber P. 2010. Density, metabolic activity, and identity of cultivable rhizosphere bacteria on Salix viminalis in disturbed arable and landfill soils. J. Plant Nutr. Soil Sci. 173: 1-10.
• Huang G.Y., Wang Y.S. 2009. Expression analysis of type 2 metallothionein gene in mangrowe species (Bruguiera gymnorrhiza) under heavy metal stress. Chemosphere 77: 1026-1029.
• Kandasamy S., Loganathan K., Muthuraj R., Duraisamy S., Seetharaman S., Thiruvengadam R., Ponnusamy B., Ramasamy S. 2009. Understanding the molecular basis of plant growth promotional effect of Pseudomonas fluorescens on rice through protein profiling. Proteome Sci. 7: 47-57.
• Khan M.S., Zaidi A., Wani P.A., Oves M. 2009. Role of plant growth promoting rhizobacteria in the remediation of metal contaminated soils. Environ. Chem. 7: 1-19.
• Koo S-Y., Cho K-S. 2009. Isolation and characterization of a plant growth-promoting Rhizobacterium, Serratia sp. SY5. J. Microbiol. Biotech. 19(11): 1431-1438.
• Koszucka A.M., Dąbrowska G. 2006. Roślinne metalotioneiny. Post. Biol. Kom. 33: 285-302.
• Macovei A., Ventura L., Donŕ M., Fač M., Balestrazzi A., Carbonera D. 2010. Effect of heavy metal treatments on metallothionein expression profiles in white poplar (Populus alba L.) cell suspension cultures. Analele Univ. Oradea-Fascicula Biol. XVII(2): 274-279.
• Mierek-Adamska A., Dąbrowska G., Goc A. 2009. Rośliny modyfikowane genetycznie a strategie oczyszczania gleb z metali ciężkich. Post. Biol. Kom. 36(4): 649-662.
• Mir G., DomÈnech J., Huguet G., Guo W-J., Goldsbrough P., Atrian S., Molinas M. 2004. A plant type 2 metallothionein (MT) from cork tissue responds to oxidative stress. J. Exp. Bot. 55: 2483-2493.
• Obertello M., Wall L., Laplaze L., Nicole M., Auguy F., Gherbi H., Bogusz D., Franche C. 2007. Functional Analysis of the Metallothionein Gene cgMTl Isolated from the Actinorhizal Tree Casuarina glauca. Mol. Plant-Microbe Interact. 20: 1231-1240.
• Pavliková D., Macek T., Macková M., Szaková J., Balik J. 2004. Cadmium tolerance and accumulation in transgenic tobacco plants with a yeast metallothionein combined with polyhistidine tail. Int. Biodeterior Biodegradation 54: 233-237.
• Prasad M.N.V., Freitas H.M.O. 2003. Metal hyperaccumulation in plants - Biodiversity prospecting for phytoremediation technology. Electronic J. Biotech. 93(1): 285-321.
• Roosens N.H., Bernard C., Leplae R., Verburggen N. 2004. Evidence for copper homeostasis function of metallothionein (MT3) in the hyperaccumulator Thlaspi caerulescens. FEBS Lett. 577: 9-16.
• Roosens N.H., Leplae R., Bernard C., Verburggen N. 2005. Variations in plant metallothioniens: the heavy metal hyperaccumulator Thlaspi caerulescens as a study case. Planta 222: 716-729.
• Sambrook J., Fritsch E.F., Maniatis T. 1989. Molecular cloning. A Laboratory Manual. Cold Spring Harbor Laboratory Press, New York, 10.38-10.40.
• Sheng X.F., Xia J.J. 2006. Improvement of rape (Brassica napus) plant growth and cadmium uptake by cadmium-resistant bacteria. Chemosphere 64: 1036-1042.
• Sheng X.F., Xia J.J., Jiang C.Y., He L.Y., Qian M. 2008. Characterization of heavy metal-resistant endophytic bacteria from rape (Brassica napus) roots and their potential in promoting the growth and lead accumulation of rape. Environ. Pollut. 156: 1164-1170.
• Xue T., Li X., Zhu W., Wu Ch., Yang G., Zheng Ch. 2009. Cotton metallothionein GhMT3a, a reactive oxygen species scavanger, increased tolerance against abiotic stress in transgenic tobacco and yeast. J. Exp. Bot. 60: 339-349.
• Zhou J., Goldsbrough P.B. 1994. Functional homologs of fungal metallothionein genes from Arabidopsis. Plant Cell 6: 875-884.