Changes in lipid and sterol composition in meadow fescue and spring barley calli as an effect of Bipolaris sorokiniana [Sacc.] Shoem. metabolites

• Autorzy: Plazek A. , Niemczyk E.
• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Meadow fescue (Festuca pratensis Huds.) and spring barley (Hordeum vulgare L.) are different in degree of sensitivity to leaf spots, disease caused by fungus Bipolaris sorokiniana. The aim of presented work was the investigation, if metabolites of this fungus change the composition of fatty acids and sterols in callus tissue of both mentioned species. The changes of fatty acid and sterol amount in tissues under influence of fungal elicitor were evaluated dynamically: 1, 3, 10, 24, 48, 72 and 168 hours after elicitation. The content of palmitic, palmitooleic, stearic, oleic, linoleic and linolenic acid was estimated in three lipid classes: monogalactolipids, digalactolipids and phospholipids. In studied tissues the stigmasterol, β-sitosterol and campesterol were found. The obtained results showed that fungal metabolites changed considerably fatty acid and free sterol composition in cells of both studied species. Fescue and barley were unlike in the case of ability to rebuilding of lipid composition under influence of fungal metabolites. In the case of fescue significantly higher content of palmitic, palmitooleic, oleic and linolenic acids in elicited calli was recorded, while in barley ones lower content of oleic, linoleic and linolenic acids was observed. Fescue as less sensitive was characterized by higher ratio of unsaturated/saturated fatty acids than barley. Elicited tissue of barley demonstrated less content of free sterols in comparison with fescue. However, observed changes proceeded dramatically within whole experiment, what make an interpretation of obtained results and a connection them with sensitivity degree to studied pathogen impossibly.

PL

Kostrzewa łąkowa (Festuca pratensis Huds.) i jęczmień zwyczajny (Hordeum vulgare L.) porażane są przez grzyba Bipolaris sorokiniana (Sacc.) Shoem, powodującego plamistości liści. Wymienione gatunki roślin różnią się stopniem podatności na tę chorobę. Wcześniejsze badania wykazały, że podczas patogenezy wywołanej przez tego patogena, wiele procesów metabo­licznych obserwowanych w tkankach kostrzewy i jęczmienia różniło się znacznie intensywno­ścią i czasem przebiegu. Celem prezentowanej pracy było stwierdzenie, czy metabolity B. sorakiniana zmieniają jakościowo i ilościowo skład kwasów tłuszczowych i wolnych steroli w tkance kalusowej badanych roślin. Stosunek nienasyconych kwasów tłuszczowych do na­syconych oraz ilość wolnych steroli decyduje o stopniu przepuszczalności membran cytoplazmatycznych, a zarazem o możliwości obrony przed działaniem toksyn grzybowych. Kalusy zostały poddane analizom chemicznym po 1, 3, 10, 24, 48, 72 i 168 godzinach po elicytacji. Zawartość kwasów palmitynowego, palmitooleinowego, stearynowego, olejowego, linolowego i linolenowego została oceniona w trzech podstawowych frakcjach lipidów: monogalaktolipidów, digalaktolipidów i fosfolipidów. Ponadto w badanych tkankach oznaczano ilość trzech wolnych steroli: campesterolu, stigmasterolu i ß-sitosterolu. Uzyskane wyniki wskazują na silny wpływ metabolitów grzybowych na zawartość posz­czególnych kwasów tłuszczowych i steroli w elicytowanych tkankach. Badane gatunki roślin różniły się zdolnością przebudowy struktury lipidów. W elicytowanych kalusach kostrzewy stwierdzono zdecydowanie wyższy poziom kwasów palmitynowego, palmitoleinowego, ole­jowego, linolowego i linolenowego. Natomiast w przypadku elicytowanej tkanki jęczmienia obserwowano znaczny spadek zawartości kwasów olejowego, linolowego i linolenowego. Kostrzewa w odróżnieniu do jęczmienia, charakteryzowała się korzystniejszym (wyższym) stosunkiem kwasów nienasyconych do nasyconych. W elicytowanych kalusach jęczmienia wykryto mniejszą zawartość wolnych steroli w porównaniu do kalusów kostrzewy. Zmiany obserwowane w czasie eksperymentu następowały jednak tak gwałtownie, że interpretacja uzyskanych wyników i powiązanie ich ze stopniem wrażliwości badanych roślin na B. sorokiniana są na tym etapie badań niemożliwe.

Słowa kluczowe

EN

metabolite; Festuca pratensis; plant physiology; callus; fungi; Bipolaris sorokiniana; sterol composition; lipid; meadow fescue; barley; spring barley; fatty acid; Hordeum vulgare

• Wydawca: -
• Czasopismo: Acta Agraria et Silvestria. Series Agraria
• Rocznik: 2000
• Tom: 38
• Opis fizyczny: p.73-85

Twórcy

autor

Plazek A.

• Agricultural University, Podluzna 3, 30-239 Krakow, Poland

autor

Niemczyk E.

Bibliografia

• Adam. A., Barna B., Farkas T., Kiraly Z. 1990. Effect of TMV induced systemic acquired resistance and removal of terminal bud membrane lipids of tabacco leaves. Plant Sci. 66: 173-179.
• Aziz A., Larher F. 1998. Osmotic stress induced changes, in lipid composition and peroxidation in leaf discs of Brassica napus L. J. Plant Physiol. 153: 754-762.
• Brenac P., Sauvaire Y. 1996. Accumulation of sterols and steroidal sapogenins in developing fenugreek pods: possible biosynthesis in situ. Phytochemistry 41: 415-422.
• Briskin DP., Hansos J.B. 1992. How does the plant plasma membrane H+-ATPase pump protons? J. Exp. Bot. 43: 269-289.
• Kauss H. 1990. Role of the plasma membrane in host-pathogen interactions, [in:] C. Larson, J.M. Moller (Eds) The plasma membrane. Springen-Verlag Berlin, Heidelberg: 321-350.
• Kutcher H.R., Bailey K.L., Rossnagel B.G., Franckowiak J.D, 1996. Linked morphological and molecular markers associated with common root rot reaction in barley. Can. J. Plant Sci. 76: 879 -883.
• Lepoivre P., Viseur J., Duhem K., Carels N. 1986. Double layer technique as a tool for the selection of calluses resistant to toxic material from plant pathogenic fungi. J, Semal (Ed) Somaclonal variation and crop improvement, Martinus Nijhoff Publ.: 45-53.
• Łacicowa B., Pięta D. 1993. The effect of recurrent cropping on stem and root diseases and grain yield of spring barley (Hordeum vulgare L.). Rocz. Nauk Roln. 23, 1/2: 22-25.
• Murashige T., Skoog F. 1962. A revised medium for rapid growth and bioassays with tobacco tissue cultures. Physiol. Plant. 15: 473-497.
• Ohlrogge J.B., Jaworski J.G. 1997. Regulation of fatty acid synthesis. Annu. Rev. Plant Physiol. Plant Mol. Biol. 48: 109-136.
• Płażek A., Filek M. 1998. The influence of Bipolaris sorokiniana and Drechslera dictyoides metabolites on cell membrane permeability of Festuca pratensis callus. Acta Physiol. Plant. 20, 251-256.
• Płażek A., Niemczyk E. 2000. Changes in soluble carbohydrate level in Hordeum vulgare (L.) and Festuca pratensis (Huds.) calli treated with metabolites of Bipolaris sorokiniana (Sacc.) Shoem. Acta Physiol, Plant, (in press).
• Płażek A., Skrzypek E., Żur ]. 2000. The change of heat emission and phenolic compounds level in Hordeum vulgare (L.) and Festuca pratensis (Huds.) calli treated with Bipolaris sorokiniana (Sacc.) Shoem. phytotoxins. J. Agron. Crop Sci. 184: 1-72.
• Płażek A., Rapacz M. 2000. The intensity of respiration and heat emission from seedlings of Festuca pratensis (Hud.) and Hordeum vulgare L. during pathogenesis caused by Bipolaris sorokiniana (Sacc.) Shoem. Acta Physiol. Plant. 22: 25-30.
• Porankiewicz J., Sełstam E., Campbell D., Öquist G. 1998. Membrane lipid composition and restoration of photosynthesis during low temperature acclimation in Synechococcus sp. strain FCC 7942. Physiol. Plant. 104: 405-112.
• Rivera C.M., Penner D. 1978. Rapid changes in soybean root membrane lipids with altered temperature. Phytochem. 17: 1269-1272.
• Tretyn A. 1998. Podstawy strukturalno-funkcjonalne komórki roślinnej. [in:] Podstawy fizjologii roślin. Ed. J. Kopcewicz, S. Lewak. Wydawnictwo Naukowe PWN: 20-62.
• Vurro M., Ellis B.E. 1997, Effect of fungal toxins on induction of phenylalanine ammonia-lyasc activity in elicited cultures of hybrid poplar. Plant Sci. 126: 29-38.
• Yoshida S,, Uemura M. 1984. Protein and lipid composition of isolated plasma membranes from orchard grass (Dactylis glomerata L.) and changes during cold acclimation. Plant Physiol. 75: 31-37.
• Yoshida S., Uemura M. 1990. Responses of the plasma membrane to cold acclimation and freezing stress, [in:] Larsson C., Molier I.M. (eds) The Plasma Membrane. Structure, Function and Molecular Biology. Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg: 293-319.