Alcohol dehydrogenase expression in aerial-aquatic plants in response to different water environment

• Autorzy: Kozeko L. , Ovcharenko Y. , Kordyum E.

Warianty tytułu

PL

Ekspresja genu dehydrogenazy alkoholowej u roślin wodno-lądowych w odpowiedzi na zmienne zasoby wody w środowisku

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Alisma plantago-aquatica L. (Alismataceae) and Sium latifolium L. (Apiaceae) can grow both under flooding and moderate water deficit. Activity of alcohol dehydrogenase (ADH) plays a critical role in the metabolism of plants under hypoxia participating in fermentation of sugars to ethanol - the primary mechanism of energy production in hypoxic roots. This study was aimed to characterize localization of ADH activity and its isozyme spectrum in roots of the aerial-aquatic and terrestrial plants. Cytochemical localization revealed that the ADH activity was associated with the root tip in aerial-aquatic plants. The ADH spectrum consisted of two isozymes in the A. plantago-aquatica roots and three isozymes in the S. latifolium ones. At the same time ADH activity was not observed in the roots of terrestrial plants. However, the weak ADH activity appeared in the roots of terrestrial plants after temporary flooding in time-dependent manner. The established changes in ADH gene expression in different water environment demonstrate its significant role in plant phenotypic plasticity.

PL

Alisma plantago-aquatica L. (Alismataceae) oraz Sium latifolium L. (Apiaceae) mogą rosnąć zarówno na terenach zalewowych, jak również w środowisku narażonym na umiarkowany brak wody. W warunkach niedotlenienia, kiedy to korzenie zostają zalane wodą, metabolizm zostaje przestawiony na fermentację. Wówczas, dehydrogenaza alkoholowa (ADH) bierze udział w metabolizmie cukrów, które to zostają przekształcone do etanolu. Celem pracy było zlokalizowanie miejsca aktywacji ADH oraz ocena aktywności ADH i jej izoenzymów w korzeniach roślin lądowych i wodno-lądowych. Analiza cytochemiczna wykazała obecność ADH w czapeczce korzeniowej roślin wodno-lądowych. W korzeniach A. plantago-aquatica zidentyfikowano dwie izoformy ADH, a w korzeniach S. latifolium trzy izoformy ADH. W tym samym czasie, u roślin wodnych, widmo ADH nie było zauważalne. Słabą aktywność ADH zaobserwowano w korzeniach roślin lądowych, które w sposób kontrolowany czasowo zalewane były wodą. Zmiany w ekspresji genów ADH wpływają na nabywanie zdolności przystosowawczych roślin do środowisk o odmiennych warunkach wodnych.

Słowa kluczowe

EN

Alisma plantago-aquatica; Sium latifolium; root hypoxia; alcohol dehydrogenase; expression; water deficit; plant growth

• Wydawca: -
• Czasopismo: Zeszyty Problemowe Postępów Nauk Rolniczych
• Rocznik: 2008
• Tom: 524
• Opis fizyczny: p.167-171,fig.,ref.

Twórcy

autor

Kozeko L.

• Institute of Botany of National Academy of Sciences of Ukraine, Tereshchenkivska Str.2, 01004 Kiev, Ukraine

autor

Ovcharenko Y.

autor

Kordyum E.

Bibliografia

• Bradford M. M. 1976. A rapid and sensitive method for the quantitation of microgram quantities of protein utilizing the principle of protein-dye binding. Anal. Biochem. 72: 248.
• Drew M. C. 1997. Oxygen deficiency and root metabolism: injury and acclimation under hypoxia and anoxia. Annu. Rev. Plant Physiol. Plant Mol. Biol. 48: 223 - 250.
• Jackson M. B., Drew M. C. 1984. Effects of flooding on growth and metabolism of herbaceous plants, in: Flooding and plant growth. Kozlowski T. T. (Ed.) Academic Press, NY: 47 - 128.
• Kordyum E., Sytnik K., Baranenko V., Belyavskaya N., Klimchuk D., Nedukha O. 2003. Cellular mechanisms of plant adaptation to negative influence of ecological factors in nature. Kordyum E. L. (Ed.) Naukova Dumka, Kiev: 277 pp.
• Kozeko L. E., Kordyum E. L., Glazko V. I. 2003. Using molecular-genetic markers for comparative characterization of the terrestrial and aerial-aquatic ecotypes of Sium latifolium L. Biopolymers and Cell (Ukraine) 19(N5): 451 - 456.
• Levites E. V. 1986. Genetics of plant isozemes. Nauka, Novosibirsk: 145 pp.
• McManmon M., Crawford R. M. M. 1971. A metabolic theory of flooding tolerance: the significance of enzyme distribution and behaviour. New Phytol. 70: 299 - 306.
• Stout S. C., Porterfield D. M., Briarty L. G., Kuang A., Musgrave M. E. 2001. Evidence of root zone hypoxia in Brassica rapa L. grown in microgravity. Int. J. Plant Sci. 162(N2): 249 - 255.