Aktywność enzymów glutationozależnych w procesie aklimatyzacji roślin do stresu solnego badania in vitro i in vivo

• Autorzy: Naliwajski M.R. , Drozdz K. , Wielanek M. , Sklodowska M.

Warianty tytułu

EN

Activity of glutathione-dependent enzymes in salinity acclimatization processes in vitro and in vivo study

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Tolerancja na stres solny związana jest między innymi ze sprawną obroną antyoksydacyjną. Zmiany aktywności enzymów glutationozależnych (GPX i GST) ogórka traktowanych 30 mM NaCl badano w dwóch układach: in vitro i in vivo aklimatyzowanych i nieaklimatyzowanych do stresu. Proces aklimatyzacji roślin ogórka i zawiesiny komórkowej 3 mM NaCl spowodował istotny (p < 0,05) wzrost aktywności peroksydazy glutationowej o blisko 90-100% w porównaniu z odpowiednimi układami nieaklimatyzowanymi do stresu solnego. Wystąpienie zasolenia (30 mM NaCl) wpłynęło istotnie (p < 0,05) na wzrost aktywności GPX o odpowiednio o 116%, 113%, 48% i 59% po 1, 3, 24 i 72 godzinach od wystąpienia stresu w stosunku do wartości kontrolnych. Aktywność peroksydazy glutationowej w liściach roślin nieaklimatyzowanych wzrosła o 42% (p < 0,05) po 24 godz. i o 99% (p < 0,01) po 72 godz. od zastosowania 30 mM NaCl. W hodowli komórkowej aklimatyzowanej do stresu, aktywność GST wykazywała istotny 20 % (p < 0,05) wzrost w odpowiedzi na zasolenie. Obecność stresu solnego spowodowała wzrost aktywności S-transferazy glutationowej w roślinach nie poddanych aklimatyzacji po 24 godz. o 111% (p < 0,01) oraz odpowiednio o 188% (p < 0,001) i 100% (p < 0,01) po 24 i 72 godz. od wystąpienia czynnika stresowego w liściach roślin aklimatyzowanych. Prezentowane wyniki dowodzą, że w procesie aklimatyzacji w obu badanych układach kluczowe znaczenie wydaje się odgrywać peroksydaza glutationowa.

EN

Salinity is one of the major stress factors causing changes in the activity of antioxidant enzymes. Changes in the activities of glutathione-dependent enzymes (GPX and GST) caused by 30 mM NaCl were studied in two groups: in vivo and in vitro, each of them non acclimatized and acclimatized to salinity. Acclimatization of cucumber plants and suspension culture caused a significat (p < 0.05) increase in glutatione peroxidase activity by 90-100% as compared to the respective control. In 1, 3, 24, 72 hours after NaCl treatment the GPX activity in the non acclimatized cell culture significantly (p < 0.05) increased by 116%, 113%, 48% and 59% respectively. Glutathione peroxidase in the non acclimatized plants significantly increased by 42% (p < 0.05) and by 99% (p<0.01) in 24 and 72 h, respectively. In the non acclimatized plants GST activity increased by 111% (p < 0.01) in 24 h after treatment, while in the acclimatized plants by 188% (p < 0.001) and 100% (p < 0.01) over the control in 24 and 72 h after stressed with 30 mM NaCl. Both: in vitro and in vivo the acclimatized groups a high constitutive activity of glutathione peroxidase was observed. It seems probably that GPX plays a significat role in the acclimatization process.

Słowa kluczowe

PL

aklimatyzacja roslin; aktywnosc enzymatyczna; badania in vitro; badania in vivo; enzymy; enzymy glutationowe; ogorki; peroksydaza glutationowa; stres solny; transferaza S-glutationowa; zawiesiny komorkowe

EN

plant acclimatization; enzyme activity; in vitro study; in vivo study; enzyme; glutathione enzyme; cucumber; glutathione peroxidase; salt stress; glutathione S-transferase; cell suspension

• Wydawca: -
• Czasopismo: Zeszyty Problemowe Postępów Nauk Rolniczych
• Rocznik: 2008
• Tom: 524
• Opis fizyczny: s.511-520,tab.,wykr.,bibliogr.

Twórcy

autor

Naliwajski M.R.

• Katedra Fizjologii i Biochemii Roślin, Uniwersytet Łódzki, Łódź

autor

Drozdz K.

autor

Wielanek M.

autor

Sklodowska M.

Bibliografia

• Ashraf M., Harris P. J. C. 2004. Potential biochemical indicators of salinity tolerance in plants. Plant Sci. 1665: 3 - 16.
• Avsian-Kretchmer O., Eshdat Y., Gueta-Dahan Y., Ben-Hayyim G. 1999. Regulation of stress induced phospholipid hydroperoxide glutathione peroxidase expression in citrus. Planta 209: 469 - 477.
• Bradford M. M. 1976. A rapid and sensitive method for the qantitation of microgram quantities of protein utilizing the principle of protein-dye binding. Anal. Biochem. 72: 248 - 254.
• Elkahoui S., Hernandez J. A., Abdelly C., Ghiri R., Liman F. 2005. Effects of salt on lipid peroxidation and antioxidant enzyme activities of Catharanthus roseus suspension cells. Plant Sci. 168: 607 - 613.
• Gosset D. R., Banks S. W., Millhollon E. P., Lucas M. C. 1996. Antioxidant responses to NaCl stress in control and in a NaCl- tolerant cotton cell line grown in the presence of paraquat, buthionine sulfoximine, and exogenous glutathione. Plant Physiol. 112: 803 - 809.
• Habig W. H., Pabst M. J., Jacoby W. B. 1974. Glutathione S-transferases. The first enzymatic step in mercaptane acid formation. J. Biol. Chem. 246: 7130 - 7139.
• Hopkins J., Tudhope G. R. 1973. Glutathione peroxidase human red cells in health and disease. Br. J. Haemtol. 25: 563 - 575.
• Hossain Z., Mandal A. K. A., Dattas K., Biswasa K. 2007. Development of NaCl-tolerant line in Chrysanthemum morfolium Romat, through shoot organogenesis of selected callus line. J. Biotechnol. 129: 658 - 667.
• Katsuhara M., Otsuka T., Ezaki B. 2005. Salt stress-induced lipid peroxidation is reduced by glutathione S-transferase, but this reduction of lipid peroxides is not enough for recovery of root growth in Arabidopsis. Plant Sci. 169: 369 - 373.
• Light G. G., Mahan J. R., Roxas V. P., Allen R. D. 2005. Transgenic cotton (Gossypium hirsutum L.) seedlings expressing a tobacco glutathione S-transferase fail to provide improved stress tolerance. Planta 222: 346 - 354.
• Mansour M. M. F., Salama K. H. A. 2004. Cellular basis of salinity tolerance in plants. Environm. Exp. Bot. 52: 113 - 122.
• Marrs K. A. 1996. The functions and regulation of glutathione S-transferase in plants. Annu. Rev. Plant Physiol. Plant Mol. Biol. 47: 127 - 158.
• Mittler R., Vanderauwera S., Gallery M., Van Brausegem F. 2004. Reactive oxygen gene network of plants. Trends Plant Sci. 9: 490 - 498.
• Mittova V., Theodoulou T. T., Gomez L., Tal M., Volkovita M., Foyer C. H., Guy M. 2003. Coordinate induction of glutathione biosynthesis and glutathione metabolizing enzymes is correlated with salt tolerance in tomato. FEBS Lett. 554: 417 - 421.
• Murashige T., Skoog F. 1962. A revised medium for rapid growth and bioassay with tobacco tissue culture. Physiol. Plant. 15: 473 - 497.
• Olmos E., Hernandez J. A., Sevilla F., Hellin E. 1994. Induction of several antioxidant enzymes in the selection of salt tolerant cell line Pisum sativum. J. Plant. Physiol. 144: 594 - 598.
• Parida A. K., Das A. B. 2005. Salt tolerance and salinity effect on plants: a review. Ecotox. Environ. Safety 60: 324 - 349.
• Piqueras A., Hernandez J. A., Olmos E., Hellin E., Sevilla F. 1996. Changes in antioxidant enzymes and organic solutes associated with adaptation of citrus cells to salt stress. Plant Cell Tiss. Org. Culture 45: 53 - 60.
• Rodrigues-Rosales M. P., Kerkeb L., Bueno P., Donaire J. P. 1999. Changes induced by NaCl in lipid content and composition, lipoxygenase, plasmamembrane H -ATPase and antioxidant enzyme activity of tomato (Lycopersicon esculentum Mill.) calli. Plant Sci. 143: 143 - 150.
• Roxas V. P., Smith R. K., Allen E. R., Allen R. D. 1997. Overexpression of glutathione S- transferase/glutathione peroxidase enhanced the growth of transgenic tobacco seedlings during stress. Nature Biotech. 15: 988 - 991.
• Roxas V. P., Lodhi S. A., Garrett D. K., Mahan J. R, Allen R. D. 2000. Stress tolerance in trasgenic tobacco seedlings that overexpress glutathione S-transferase/glutathione peroxidase. Plant Cell Physiol. 41: 1229 - 1234.
• Sairam R. K., Tyagi A 2004. Physiology and molecular biology of salinity stress tolerance in plants. Curr. Sci. 86: 407 - 421.
• Sudhakar C., Lakshmi A., Gridarakumar S. 2001. Changes in the antioxidant enzyme efficacy in two high yielding genotypes of mulberry ( Morus alba L.) under NaCl salinity. Plant Sci. 161: 613 - 619.