Changes in ABA levels during recovery from chilling in 20 maize genotypes differing in chill tolerance

• Autorzy: Janowiak F. , Dorffling K.

Warianty tytułu

PL

Poziom ABA podczas regeneracji po chłodzeniu u 20 genotypów kukurydzy różniących się odpornością na chłód

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The aim of the present study was to investigate the changes in ABA level during recovery from chilling treatment and to evaluate a possible role of ABA in the recovery process. Experiments were carried out on twenty maize inbred lines with well-known differences in chill tolerance. Seedlings at the third-leaf stage were exposed for 2 d to chilling treatment at 4°C and then recovered for 2 d at 20°C. On the day before transferring the plants to 4°C, after chilling and after recovery, measurements of effective quantum yield of PS II (ФpsII) by fluo- rometer and determinations of ABA content by ELISA in the third leaves were performed. Necrotic injury (N1) of the seedlings was estimated visually after the recovery period. During chilling treatment the ABA level in the sensitive and medium-tolerant genotypes doubled, whereas it increased fourfold in the tolerant ones compared to pre-stress levels. However, during the two days of recovery from chilling at 20°C the ABA level in the tolerant genotypes returned to pre-stress levels, whereas in the sensitive genotypes the ABA level remained high. The correlations between ABA level, NI and ФpsII after the recovery period were completely opposite to those during the chill treatment. The higher the ABA level was during the recovery period, the higher was the extent of necrotic injury of the seedlings (r = 0.683**) and the lower was ФpsII (r = - 0.838**) after the recovery period. The results indicate that the ability of the chill tolerant maize genotypes for rapid and high ABA accumulation under chilling conditions is connected with the ability to quickly restore the normal ABA level after chilling ends. In contrast, the small ABA accumulation during chilling in the sensitive genotypes is accompanied by the very slow restoration of the normal ABA level upon rewarming. Since the observed genotype-specific accumulation of ABA during chilling contributes to the degree of chill tolerance, the rate of ABA metabolism after chilling may also be important for the recovery from chilling stress.

PL

Celem przedstawianych badań był pomiar poziomu kwasu abscysynowwgo (ABA) podczas regeneracji roślin po działaniu chłodu oraz określenie możliwej roli ABA w procesach regeneracji uszkodzenia chłodowego. Doświadczenia przeprowadzono na 20 liniach wsobnych kukurydzy z dobrze poznanymi i względnie dużymi różnicami w odporności na chłód (CT). Siewki w fazie trzeciego liścia chłodzono przez 2 dni w 4°C, a następnie przenoszono do 20°C na 2 dni celem ich regeneracji. Przed przeniesieniem roślin do 4°C, bezpośrednio po zakończeniu chłodzenia oraz po regeneracji mierzono efektywną wydajność kwantową PS II (ФpsII) fluorometrem i oznaczano poziom ABA metodą ELISA w trzecim liściu. Poziom uszkodzeń nekrotycznych (NI) siewek bonitowano wizualnie po okresie regeneracji. Poziom ABA podczas działania chłodu podwoił się u wrażliwych i średnioodpornych genotypów, podczas gdy u genotypów odpornych wzrósł czterokrotnie w porównaniu z zawartością przed chłodzeniem. Jednakże podczas dwóch dni regeneracji w 20°C po chłodzie, wysoki poziom ABA u genotypów odpornych prawie całkowicie spadał do poziomu sprzed chłodzenia, natomiast u genotypów wrażliwych poziom ABA pozostawał nadal podwyższony. Korelacje między poziomem ABA, NI i ФpsII po okresie regeneracji zmieniły się całkowicie w porównaniu do tych, obserwowanych podczas chłodzenia. Im wyższy był poziom ABA podczas regeneracji, tym wyższe byłe uszkodzenia nekrotyczne siewek (r = 0,683**) i niższe ФpsII (r = - 0,838**) po regeneracji roślin. Uzyskane wyniki wskazują, że zdolność do szybkiej akumulacji znacznych ilości ABA przez genotypy kukurydzy odporne na chłód jest połączona ze zdolnością do szybkiego przywracania normalnego poziomu tego hormonu po ustaniu działania chłodu. Odwrotnie, małej akumulacji ABA w warunkach chłodu u genotypów wrażliwych towarzyszy bardzo powolne przywracanie normalnego poziomu ABA po ustaniu stresu. Ponieważ genotypowo-specyficzna akumulacja ABA w chłodzie jest czynnikiem odgrywającym rolę w odporności na chłód siewek kukurydzy, można więc przypuszczać, iż tempo metabolizmu ABA po chłodzie jest również ważne dla procesów regeneracji uszkodzeń.

• Wydawca: -
• Czasopismo: Zeszyty Problemowe Postępów Nauk Rolniczych
• Rocznik: 2004
• Tom: 496
• Numer: 1
• Opis fizyczny: p.119-124,fig.,ref.

Twórcy

autor

Janowiak F.

• Institute of Plant Physiology, Polish Academy of Sciences, Podluzna 3, 30-239 Krakow, Poland

autor

Dorffling K.

• Biocenter Klein Flottbek and Botanical Garden, University of Hamburg, Germany

Bibliografia

• Capell В., Dörffling K. 1993. Genotype-specific differences in chilling tolerance of maize in relation to chilling-induced changes in water status and abscisic acid accumulation. Physiol Plant. 88: 638-646.
• Janowiak F., Adamczyk J. 1999. Chilling tolerance of Polish inbred lines as measured by chlorophyll fluorescence under field conditions, in: Crop development for the cool and wet regions of Europe. COST 814-11. Eds: S. Sanchez-Diaz, J.J. Irigoyen, J. Aguirreolea and K. Pithan, ISBN 92-828-6947-4, European Communities, Luxembourg: 175-180.
• Janowiak F., Dörffling K. 1996. Chilling of maize seedlings: changes in water status and abscisic acid content in ten genotypes differing in chilling tolerance. J. Plant Physiol. 147: 582-588.
• Janowiak F., Dörffling K. 2002. Abscisic acid accumulation and extent of injury in twenty maize inbred lines under chilling conditions. Advances of Agricultural Sciences Problem Issues (Warsaw), Issue 481 'Ecophysiological Aspects of Plants Responses to Stress Factors': 167-172.
• Janowiak F., Luck E., Dörffling K. 2003. Chilling tolerance of maize seedlings in the field during cold periods in spring is related to chilling-induced increase of abscisic acid. J. Agron. Crop Sci. 189(3): 156-161.
• Janowiak F., Maas В., Dörffling K. 2002. Importance of abscisic acid for chilling tolerance of maize seedlings. J. Plant Physiol. 159: 635-643.
• Walker-Simmons M.K., Abrams S.R. 1991. Use of ABA immunoassays, in: Abscisic acid, physiology and biochemistry. Davies W.J., Jones H.G. (eds): 53-63.