Changes in catalase and peroxidase activities in chosen forage grasses as a response to Microdochium nivale infection

• Autorzy: Marzec K. , Plazek A.

Warianty tytułu

PL

Zmiany w aktywności katalazy i peroksydazy u wybranych traw pastewnych w odpowiedzi na atak Microdochium nivale

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The aim of the study was to investigate changes in activity of catalase (CAT) and non-specific peroxidase (PX) in leaves of chosen forage grasses during pathogenesis evoked by Microdochium nivale and to state if the activity of these antioxidants could be recognized as the physiological marker of grass resistance to snow mould. Plants of Festuca pratensis cv. Skra, Festuca arundinacea cv. Kord, Festulolium braunii cv. Felopa, Lolium multiflorum cv. Tur, Lolium perenne cvs Darius and Taya were hardened and then inoculated by snow mould caused by Microdochium nivale. The leaf samples were collected prior to infection, and 2, 4 and 8 days after inoculation. Each plant cultivars demonstrated specific activity of catalase and non-specific peroxidase. Skra and Taya recognized as more tolerant to M. nivale showed inhibited CAT activity during pathogenesis, however the infected plants of cv. Skra were characterized by a lower CAT activity than the control during the whole time of experiment, while cv. T aya 4 and 8 days after inoculation. No universal pattern of PX activity for all studied plant species was found. Skra cv. demonstrated the highest PX activity especially 8 days after the infection. Grass resistance to M. nivale may be evaluated on the basis of activity of both catalase and non-specific peroxidase. Plants more resistant to this disease are characte-rized by inhibited activity of catalase and activation of cell wall peroxidases.

PL

W pracy zbadano czy w liściach wybranych odmian traw pastewnych poddanych infekcji grzybem Microdochium nivale wystepują zmiany aktywności katalazy (CAT) i niespecyficznej peroksydazy (PX), a także czy aktywność tych enzymów może być uważana za marker odporności traw na pleśń śniegową. Rośliny Festuca pratensis odm. Skra, Festuca arundinacea odm. Kord, Festu- lolium braunii odm. Felopa, Lolium multiflorum odm. Tur, Lolium perenne odm. Darius i T aya były poddawane hartowaniu, a następnie infekowane grzybnią Microdochium nivale. Próbki liści zbierano przed infekcją, 2, 4 i 8 dni po infekcji. Każda odmiana wykazywała specyficzną aktywność katalazy i peroksydazy. Rośliny odmian Skra i Taya, które są uważane za najbardziej odporne na M. nivale, charakteryzowały się obniżoną aktywnością katalazy podczas patogenezy, jednak Skra wykazywała niską aktywność enzymu w czasie całego eksperymentu, podczas gdy odm. Taya w 4 i 8 dni po inokulacji. Nie ustalono jednego wzorca zmian w aktywności peroksydazy, który byłby charakterystyczny dla wszystkich badanych odmian. Odmiana Skra wykazywała najwyższą aktywność PX, szczególnie 8 dni po infekcji. Odporność traw na M. nivale można oceniać na podstawie aktywności katalazy i niespecyficznej peroksydazy. Rośliny bardziej odporne na pleśń śniegową charakteryzują się obniżoną aktywnością katalazy i podwyższoną aktywnością peroksydaz ściany komórkowej.

Słowa kluczowe

EN

catalase; peroxidase; enzyme activity; fodder grass; plant response; Microdochium nivale; plant infection; active oxygen species; antioxidant; snow mould; pathogen; grass species; resistance; plant resistance

• Wydawca: -
• Czasopismo: Zeszyty Problemowe Postępów Nauk Rolniczych
• Rocznik: 2008
• Tom: 524
• Opis fizyczny: p.369-379,fig.,ref.

Twórcy

autor

Marzec K.

• Department of Plant Physiology, Agricultural University, Podluzna 3, 30-239 Krakow, Poland

autor

Plazek A.

Bibliografia

• Aebi H. 1984. Catalase in vitro. Meth. Enzymol. Academic Press, Orlando 105: 121 - 126.
• Arsvoll K. 1977. Effects of hardening, plant age, and development in Phleum prataense an Festuca pratensis on resistance to snow mould fungi. Scientific Reports of The Agricultural University of Norway 56: 1 - 13.
• Bergermeyer H. U. 1965. Methods of enzymatic analysis. Verlag Chemie GMBH Weinheim/Bergstr., Academic Press, New York and London.
• Buanaurio R., Torre G. D., Montalbini P. 1987. Soluble superoxide dismutase (SOD) in susceptible and resistant host-parasite complex of Phaseolus vulgaris and Uromyces phaseoli. Physiol. Mol. Plant Pathol. 31: 173 - 184.
• Chai H. B., Doke N. 1987. Systemic activation of O2 generating reaction, superoxide dismutase, and peroxidase in potato plants in relation to induction of systemic resistance to Phytophthora infestans. Annu. Phytopathol. Soc. Japan 53: 585 - 590.
• Diamond H., Cooke B. M., Dunne B. 1995. Microdochium leaf blotch of oats - a new foliar disease caused by Microdochium nivale in Ireland. Plant Var. Seeds 8: 171 - 174.
• El-Zahaby H. M., Hafez Y. M., Kiraly Z. 2004. Effect of reactive oxygen species on plant pathogens in planta and on disease symptoms. Acta Phytopathol. Entomol. Hungar 39: 325 - 345.
• Gönner M. V., Schlosser E. 1993. Oxidative stress in ineractions between Avena sativa L. and Drechslera spp. Physiol. Mol. Plant Pathol. 42: 221 - 234.
• Hammond-Kosack K. E., Jones J. D. G. 1996. Resistance gene-dependent plant defense responses. Plant Cell 8: 1773 - 1791.
• Holmes S. J. I. 1976. A comparative study of the infection of perennial ryegrass by Fusarium nivale and F. culmorum in sterilized soil. Annu. Appl. Biol. 84: 13 - 19.
• Holmes S. J. I., Channon A. G. 1975. Glasshouse studies on effect of low temperature on infection of perennial ryegrass seedlings by Fusarium nivale. Annu. Appl. Biol. 79: 43 - 48.
• Humphreys J., Cook B. M., Storey T. 1995. Effects of seed-borne Microdochium nivale on establishment and grain yield of winter-sown wheat. Plant Var. Seeds 8: 107 - 117.
• Jamalainen E. A. 1974. Resistance in winter cereals and grasses to low-temperature parasitic fungi. Annu. Rev. Phytopathol. 12: 281 - 302.
• Levine A., Tenhaken R., Dixon R., Lamb C. 1994. H₂O₂ from the oxidative burst orchestrates the plant disease resistance. Cell 79: 583 - 593.
• Madej L., Prończuk M. 1995. Podatność linii i mieszańców F1 żyta na pleśń śniegową. Biuletyn IHAR 195/196: 351 - 361.
• Mehdy M. C. 1994. Active oxygen species in plant defense against pathogens. Plant Physiol. 105: 467 - 472.
• Mittler R. 2002. Oxidative stress, antioxidants and stress tolerance. Trends Plant Sci. 7: 405 - 410.
• Nissinen O. 1996. Analysis of climatic factors affecting snow mould injury in firs-year timothy (Phleum pratense L.) with special reference of Sclerotinia borealis. Acta University Oulu A 289: 1 - 115.
• Parry D. W., Jenkinson P., McLeod L. 1995. Fusarium ear blight (scab) in small grain cereals - a review. Plant Pathol. 44: 207 - 238.
• Płażek A., Żur I. 2003. Cold-induced plant resistance to necrotrophic pathogens and antioxidant enzyme activities and cell membrane permeability. Plant Sci. 164: 1019 - 1028.
• Prończuk M., Prończuk S. 1987. Przydatnoćś metody chłodowej w odporności życicy trwałej na Fusarium nivale (Fr) Ces. Biuletyn IHAR 162: 27 - 32.
• Wiśniewski K., Zagdańska B., Prończuk M. 1997. Interrelationship between frost tolerance, drought and resistance to snow mould (Microdochium nivale). Acta Agronom. Hungar 45(3): 311 - 316.
• Vanacker H., Carver T. L. W., Foyer C. H. 2000. Early H₂O₂ accumulation in mesophyll cells leads to induction of glutathione during the hypher-sensitive rasponse in the barley-powdery mildew interaction. Plant Physiol. 123: 1289 - 1300.
• Vranová E., Inzé D., Van Breusegem F. 2002. Signal transduction during oxidative stress. J. Exp. Bot. 53: 1227 - 1236.