Effect of ascorbic acid concentration on structural characteristics of apical meristems on in vitro Aloe barbadensis Mill.

• Autorzy: Kaviani B.

Warianty tytułu

PL

Wpływ stężenia kwasu askorbinowego na strukturalne cechy merystemu wierzchołkowego w kulturze in vitro Aloe barbadensis Mill.

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Ascorbic acid is one of the major metabolite in higher plants cells which is known as effective factor when the cells enter to “S” phase from “G1” phase of cytokinesis. This metabolite has antioxidant activity and increases plant tolerance against stressors such as salinity, pathogens, ozone, UV rays, etc. The current study used the common cellular and histological methods to evaluate the effect of 0.05 to 2.5 mM ascorbic acid on vegetative meristems of Aloe barbadensis plants obtained from stem explants propagated in vitro culture conditions. Results showed that low concentrations of ascorbic acid (0.5 to 1 mM) increase mitotic index in apical meristem and root quiescent center (QC). Moreover, treatment with ascorbic acid increases cellular dimensions in cell elongation region of root and mitotic divisions in this region. In some measurements, it was clear that in addition to increase root length in plants treated with ascorbic acid, distance from root hairs zone to root cap increases compared to the control, which is a logical conclusion from increasing cell elongation and divisions in cell elongation zone. Also, ascorbic acid increased production of secondary roots through stimulating cells of pericycle and increasing divisions in this region. Apical meristem of stem treated with ascorbic acid had more convexity homogenous with more chromophilic level. Increasing stem length and number of leaves in plants treated with ascorbic acid could be related to the high cells’ mitotic activity in stem apical meristem. Moreover, ascorbic acid could stimulate cell division, increasing area of meristem zone, and effective on severity of differentiation

PL

Kwas askorbinowy jest jednym z głównych metabolitów w wyższych komórkach roślin i istotnym współczynnikiem efektywności, gdy komórki wchodzą w fazę „S” z fazy „G1” cytokinezy. Metabolit ten ma właściwości utleniające oraz zwiększa tolerancję roślin na stresory, takie jak zasolenie, patogeny, ozon, promienie UV itd. W niniejszym badaniu wykorzystano powszechnie znane metody komórkowe i histologiczne. Oceniano wpływ 0,05 do 2,5 mM kwasu askorbinowego na wegetatywne merystemy Aloe barbadensis uzyskane z eksplantów łodyg rozmnożonych w warunkach hodowli in vitro. Uzyskane wyniki pokazały, że niskie stężenia kwasu askorbinowego (0,5 do 1 mM) zwiększają wskaźnik mitotyczny w merystemie wierzchołkowym oraz centrum spoczynkowym korzeni (QC). Poza tym zabieg kwasem askorbinowym zwiększa wymiary komórkowe w rejonie elongacji komórek korzenia oraz podziały mitotyczne w tym rejonie. W niektórych pomiarach jasne było, iż poza zwiększeniem długości korzenia roślin traktowanych kwasem askorbinowym, zwiększa się odległość od strefy włośników do czapeczki korzeniowej w porównaniu z kontrolą, co jest logiczną konsekwencją zwiększenia elongacji komórek i podziałów w strefie elongacji komórek. Kwas askorbinowy zwiększał także wytwarzanie wtórnych korzeni poprzez stymulowanie komórek perycyklu oraz zwiększanie podziałów w tym rejonie. Merystem apikalny traktowany kwasem askorbinowym miał większą wypłukać homogeniczną z poziomem chromofilowym. Zwiększenie długości łodygi oraz liczby liści u roślin traktowanych kwasem askorbinowym mogło byü związane z wysoką aktywnością mitotyczną komórek w merystemie apikalnym łodygi. Ponadto kwas askorbinowy, wpływając na intensywność zróżnicowania, mógł stymulować podział komórek poprzez zwiększenie obszaru stref merystemu.

Słowa kluczowe

EN

ascorbic acid concentration; structural characteristics; apical meristem; in vitro culture; Aloe barbadensis; aloe; cell division; differentiation; histology; shoot; root

• Wydawca: -
• Czasopismo: Acta Scientiarum Polonorum. Hortorum Cultus
• Rocznik: 2014
• Tom: 13
• Numer: 3
• Opis fizyczny: p.49-56,fig.,ref.

Twórcy

autor

Kaviani B.

• Department of Horticultural Science, Rasht Branch, Islamic Azad University, Rasht, Iran

Bibliografia

• Arrigoni O., de Gara L., Tommasi F., Liso R., 1992. Changes in the ascorbate system during seed development of Vicia faba. Plant Physiol. 99, 235–238.
• Arrigoni O., de Tullio M.C., 2000. The role of ascorbic acid in cell metabolism: between genedirected functions and unpredictable chemical reactions. J. Plant Physiol. 157, 481–488.
• Cordoba F., Gonzalez-Reyes J.A., 1994. Ascorbate and plant cell growth. J. Bioenerg. Biomembr. 26, 399–405.
• de Gara L., de Pinto M.C., Paciolla C., Cappetti V., Arrigoni O., 1996. Is ascorbate peroxidase only a scavenger of hydrogen peroxide? In: Plant peroxidases: biochemistry and physiology, Obinger C., Burner U., Ebermann R., Penel C., Greppin H. (eds). University of Agriculture, Vienna, 157–162.
• Gonzalez-Reyes J.A., Cordoba F., Navas P., 1998. Involvement of plasma membrane redox systems in growth control of animal and plant cells. In: Plasma membrane redox systems and their role in biological stress and disease, Asard H., Berczi H., Caubergs R.J. (eds). Kluwer Acad. Publ., Dordrecht, Netherlands, 193–213.
• Hindalgo A., Gonzalez-Reyes J.A., Navas P., 1989. Ascorbate free radical enhances vacuolization in onion root meristems. Plant Cell Environ. 12, 455–460.
• Horemans N., Foyer C.H., Asard H., 2000. Transport and action of ascorbate at the plasma membrane. Trends Plant Sci. 5, 263–266.
• Kerk N.M., Feldman L.J., 1995. A biochemical model for the initiation and maintenance of the quiescent center: implication for organization of root meristems. Development 121, 2825–2833.
• Lin L., Varner J.E., 1991. Expression of ascorbic acid oxidase in zucchini squash (Cucurbita pepo L.). Plant Physiol. 101, 969–976.
• Liso R., Calabrese G., Bitonti M.B., Arrigoni O., 1984. Relationship between ascorbic acid and cell division. Exp. Cell Res. 150, 314–320.
• Murashige T., Skoog F., 1962. A revised medium for rapid growth and bioassays with tobacco tissue culture. Physiol. Plant 15, 473–497.
• Nagata T., Nemoto Y., Hasezawa S., 1992. Tobacco BY-2 cell line as the “HeLa” cell in the cell biology of higher plants. Int. Rev. Cytol. 132, 1–30.
• Nancy M., Kerk N.M., Feldman L.J., 1995. A biochemical model for the initiation and maintenance of the quiescent center: implications for organization of root meristems. Development 121, 2825–2833.
• Noctor G., Foyer C.H., 1998. Ascorbate and glutathione keeping active oxygen under control. Ann. Rev. Plant Physiol. Plant Mol. Biol. 49, 249–279.
• Potters G., de Gara L., Asard H., Horemans N., 2002. Ascorbate and glutathione: guardians of the cell cycle, partners in crime? Plant Physiol. Biochem. 40, 537–548.
• Potters G., Horemans N., Caubergs R.J., Asard H., 2000. Ascorbate and dehydroascorbate influence cell cycle progression in a Nicotiana tabacum cell suspension. Plant Physiol. 124, 17–20.
• Ruzin S.E., 1999. Plant microtechnique and microscopy. Oxford Press, 33–121.
• Smirnoff N., Wheeler G.L., 2000. Ascorbic acid in plants: biosynthesis and function. Critical Rev. Plant Sci. 19, 267–290.
• Tommasi F., Paciolla C., Arrigoni O., 1999. The ascorbate system in recalcitrant and orthodox seeds. Physiol. Plant 105, 193–198.
• Wang S.Y., Faust M., 1992. Ascorbic acid oxidase activity in apple buds: relation to thidiazuroninduced lateral bud break. Hort. Sci., 27, 1102–1105.