Analiza transkryptów genu MnSOD indukowanych pod wpływem chłodu w odmianach jęczmienia zwyczajnego

• Autorzy: Kowalczyk K. , Nowak M. , Lesniowska-Nowak J.

Warianty tytułu

EN

Analysis of the MnSOD gene transcripts induced by cold in barley cultivars

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Dysmutazy ponadtlenkowe (SOD) stanowią klasę enzymów chroniących żywe komórki przed toksycznym działaniem reaktywnych form tlenu (ROS), których powstawanie generowane jest przede wszystkim w warunkach stresowych. Celem prezentowanej pracy było określenie wpływu niskiej temperatury na ekspresję genu mitochondrialnej manganowej dysmutazy ponadtlenkowej (MnSOD) w jarych oraz ozimych odmianach jęczmienia zwyczajnego (Hordeum vulgare L.) za pomocą metody real-time PCR. Uzyskane wyniki potwierdziły wpływ niskiej temperatury na zmianę profilu ekspresji genu kodującego mitochondrialną manganową dysmutazę ponadtlenkową w jęczmieniu zwyczajnym. We wszystkich badanych odmianach zanotowano po 48 godzinach spadek ekspresji genu MnSOD w warunkach temperatury obniżonej do 4°C. W odmianach ozimych był on jednak znacznie słabszy w porównaniu do odmian jarych. Po siedmiu dniach działania chłodu stwierdzono silny wzrost ekspresji analizowanego genu w obu badanych odmianach ozimych oraz w jarej odmianie Barke. Uzyskane wyniki wskazują, że zmiany na etapie ekspresji genu MnSOD stanowią jeden z czynników regulujących odpowiedź roślin jęczmienia zwyczajnego na stres związany z powstawaniem reaktywnych form tlenu.

EN

Superoxide dismutase (SOD) is a class of enzymes protecting live cells from toxic activity of reactive oxygen species (ROS) which are mainly generated in stressful conditions. The aim of this paper was the determination of a low temperature influence on mitochondrial manganese superoxide dismutase (MnSOD) gene expression in spring and winter barley (Hordeum vulgare L.) cultivars by means of the real-time PCR method. The obtained results proved a low temperature influence on MnSOD gene expression profile change in barley. For all examined cultivars MnSOD gene expression decrease was observed after 48 hours of 4°C temperature treatment. However, in winter cultivars the decrease was weaker as compared to the observed in spring cultivars. After 7 days of cold treatment a strong increase of the examined gene expression was described for both of the analyzed winter cultivars and for spring cultivar Barke. The obtained results indicate that changes at the MnSOD gene expression stage are one of the regulatory factor of barley plant response to stress connected with the ROS generation.

Słowa kluczowe

PL

dysmutaza ponadtlenkowa; ekspresja genow; gen MnSOD; genetyka roslin; jeczmien; mitochondrialna manganowa dysmutaza ponadtlenkowa; niskie temperatury; odmiany roslin; reaktywne formy tlenu; transkrypty

EN

superoxide dismutase; gene expression; plant genetics; barley; mitochondrial manganese superoxide dismutase; low temperature; plant cultivar; reactive oxygen form; transcript analysis

• Wydawca: -
• Czasopismo: Zeszyty Problemowe Postępów Nauk Rolniczych
• Rocznik: 2009
• Tom: 542
• Numer: 1
• Opis fizyczny: s.249-254,wykr.,bibliogr.

Twórcy

autor

Kowalczyk K.

• Instytut Genetyki, Hodowli i Biotechnologii Roślin, Uniwersytet Przyrodniczy w Lublinie, ul.Akademicka 15, 20-950 Lublin

autor

Nowak M.

autor

Lesniowska-Nowak J.

Bibliografia

• Allen R.D. 1995. Dissection of oxidative stress tolerance using transgenic plants. Plant Physiol. 107: 1049-1054.
• Baek K.H., Skinner D.Z. 2003. Alteration of antioxidant enzyme gene expression during cold acclimation of near-isogenic wheat lines. Plant Sci. 165: 1221-1227.
• Bowler C., Alliotte T., Van Den Bulcke M., Bauw G., Vandekerckhove J., Van Montagu M., Inze D. 1989. A plant manganese superoxide dismutase is efficiently imported and correctly processed by yeast mitochondria. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 86: 3237-3241.
• Burton R.A., Shirley N.J., King B.J., Harvey A.J., Fincher G.B. 2004. The CesA gene family of barley. Quantitative Analysis of transcripts reveals two groups of co-expressed genes. Plant Physiol. 134: 224-236.
• Cheng H.Y., Song S.Q. 2006. Species and organ diversity in the effects of hydrogen peroxide on superoxide dismutase activity in vitro. J. Integr. Plant Biol. 48(6): 672-678.
• Chomczyński P., Sacchi N. 1987. Single step method of RNA isolation by acid guanidinium thiocyanate-phenol-chloroform extraction. Anal. Biochem. 162: 156-159.
• Fath A., Bethke P., Beligni V., Jones R. 2002. Active oxygen and cell death in cereal aleurone cells. J. Exp. Bot. (Antioxidants and Reactive Oxygen Species in Plants Special Issue) 53(372): 1273-1282.
• Fink R.C., Scandalios J.G. 2002. Molecular evolution and structure-function relationships of the superoxide dismutase gene families in angiosperms and their relationship to other eukaryotic and prokaryotic superoxide dismutases. Arch. Biochem. Biophys. 399(1): 19-36.
• Møller M. 2001. Plant mitochondria and oxidative stress: Electron transport, NADPH turnover, and metabolism of reactive oxygen species. Annu. Rev. Plant Physiol. Plant Mol. Biol. 52: 561-591.
• Nowak M., Kowalczyk K. 2008. Influence of low temperature on expression of MnSOD gene in Polish barley cultivars. Pol. J. Natur. Sc. 23(4): 754-759.
• Srivalli B., Khanna-Chopra R. 2001. Induction of new isoforms of superoxide dismutase and catalase enzymes in the flag leaf of wheat during monocarpic senescence. Biochem. Biophys. Res. Commun. 288: 1037-1042.
• Wu G., Wilen R.W., Robertson A.J., Gusta L.V. 1999. Isolation, chromosomal localization, and differential expression of mitochondrial manganese superoxide dismutase and chloroplastic copper/zinc superoxide dismutase genes in wheat. Plant Physiol. 120: 513-520.