Oddziaływanie 24-epibrasinolidu i stresu wysokiej temperatury na aktywność enzymów antyoksydacyjnych i rozwój roślin jęczmienia jarego

• Autorzy: Pociecha E. , Janeczko A.

Warianty tytułu

EN

Antioxidant enzymes activity and development of barley after high temperature stress impact of 24-epibrassinolide

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Badano wpływ 24-epibrasinolidu (BR27) na aktywność enzymów antyoksydacyjnych i rozwój jęczmienia w następstwie stresu wysokotemperaturowego. Na 24 godziny przed poddaniem 18-dniowych roślin działaniu wysokiej temperatury (40°C, 3 godz.) wykonano opryski 24-epibrasionolidem (0,5 mg·dm⁻³) w 0,5% (v/v) roztworze etanolowo-wodnym. Zastosowano kontrolę absolutna i kontrolę etanolowa (pryskana 0,5% (v/v) roztworem etanolu w wodzie). Aktywność puli peroksydaz u roślin jęczmienia przed stresem (20°C) i u roślin poddanych działaniu temperatury 40°C nie zmieniła się. Podobną aktywność PX wykazały także rośliny jęczmienia poddane stresowi, lecz uprzednio opryskane etanolowym roztworem BR27. Rośliny kontroli etanolowej miały natomiast znacznie niższa aktywność enzymów PX, z czego wynika, że BR27 przeciwdziałał spadkowi aktywności enzymów PX powodowanej przez zawarty w roztworze etanol. W przypadku aktywności katalazy, obie kontrole wykazywały podobne - około trzydziestoprocentowe spadki aktywności tego enzymu względem aktywności stwierdzonej przed stresem. Aktywność katalazy pod wpływem BR27 w liściach była wyższa o około 50% po stresie względem obu tych kontroli, ale także względem aktywności u roślin przed stresem. BR27 w początkowym okresie po podaniu stymulował wzrost roślin, następnie wystapiło zahamowanie wzrostu pędów a znaczne rozkrzewianie roślin. Stymulacja krzewienia roślin była prawdopodobną przyczyną opóźnienia fazy generatywnej u jęczmienia traktowanego BR27. Oprysk BR27 spowodował, że 100% populacji jęczmienia fazę kłoszenia osiągnęło w 85 dniu wegetacji, tj. o 18 dni później niż rośliny w kontroli absolutnej i 9 dni później niż rośliny kontroli etanolowej.

EN

The aim of experiment was to investigate the impact of 24-epibrassinolide (BR27) on antioxidant enzymes activity and development of barley after heat stress. 24 hours before thermal stress (40°C, 3h) 18-day-old plants were sprayed with 0.5% ethanol-water solution of 24-epibrassinolide (0,5 mg·dm⁻³). Two controls were used; absolute control - not sprayed plants and ethanol control - plants sprayed 0.5% ethanol-water solution. Peroxidase (PX) activity remained unchanged in plants tested before stress as in plants of absolute control and BR27 treated after heat stress. However, the activity of PX was significantly lowered in ethanol control after heat stress which indicates that in this case the BR27 neutralised the effect of ethanol. The activity of catalase (CAT) was lowered after the heat stress by about 30% in both controls. BR27 increased CAT activity in comparison to both controls as well as compared to plants before stress. BR27 stimulated growth of plants at the earlier stage of development, and then the growth was a little inhibited but plant tillering was stimulated. Barley sprayed with BR27 produced even 5 stems per plant while in controls maximum 4. BR27 delayed the generative development of barley. 100% of plants sprayed with BR27 achieved the heading stage on 85th day of culture while in the absolute and ethanol control respectively 18 and 9 days earlier.

Słowa kluczowe

PL

aktywnosc enzymatyczna; enzymy antyoksydacyjne; jeczmien jary; katalaza; peroksydaza; regulatory wzrostu; rozwoj roslin; stres termiczny; wplyw temperatury; wysokie temperatury

EN

enzyme activity; antioxidative enzyme; spring barley; catalase; peroxidase; growth regulator; plant development; thermal stress; temperature influence; high temperature

• Wydawca: -
• Czasopismo: Zeszyty Problemowe Postępów Nauk Rolniczych
• Rocznik: 2008
• Tom: 524
• Opis fizyczny: s.83-93,wykr.,bibliogr.

Twórcy

autor

Pociecha E.

• Katedra Fizjologii Roślin, Akademia Rolnicza im.H.Kołłątaja w Krakowie, ul.Podłużna 3, 30-239, Kraków

autor

Janeczko A.

Bibliografia

• Aebi H. 1984. Catalase in vitro. Meth. Enzymol. 105: 121 - 126.
• Bergermeyer H. U. 1965. Methods of enzymatic analysis. Verlag Chemie GMBH Weinheim/Bergstr., Academic Press, New York and London.
• Bishop G. J., Yokota T. 2001. Plants steroid hormones, brassinosteroids: current highlights of molecular aspects on their synthesis/metabolism, transport, perception and response. Plant Cell Physiol. 42: 114 - 120.
• Bradford M. 1976. A rapid and sensitive method for the quantitation of microgram quantitaties of protein utilizing the principle of protein-dye binding. Anal. Biochem. 72: 248 - 254.
• Chaitanya K. V., Sundar D., Masilamani S., Ramachandra Reddy A. 2002. Variation in heat stress-induced antioxidant enzyme activities among three mulberry cultivars. Plant Growth Regul. 36: 175 - 180.
• Dash S., Mohanty N. 2002. Response of seedlings to heat-stress in cultivars of wheat: Growth temperature-dependent differential modulation of photosystem 1 and 2 activity, and foliar antioxidant defense capacity. J. Plant Physiol. 159: 49 - 59.
• Dhaubhadel S., Browning K. S., Gallie D. R., Krishna P. 2002. Brassinosteroid functions to protect the translational machinery and heat-shock protein synthesis following thermal stress. Plant J. 29: 681 - 691.
• Dhaubhadel S., Chaudhary S., Dobinson K. F., Krishna P. 1999. Treatment with 24-epibrassinolide, a brassinosteroid, increases the basic thermotolerance of Brassica napus and tomato seedlings. Plant Mol. Biol. 40: 333 - 342.
• El-Shintinawy F., Ebrahim M. K. H., Sewelam N., El-Shourbagy M. N. 2004. Activity of photosystem 2, lipid peroxidation, and the enzymatic antioxidant protective system in heat shocked barley seedlings. Photosynthetica 42: 15 - 21.
• Gong M., Chen S. N., Song Y. Q., Li Z. G. 1997. Effect of calcium and calmodulin on intrinsic heat tolerance in relation to antioxidant systems in maize seedlings. Aust. J. Plant Physiol. 24: 371 - 379.
• Grove M. D., Spencer F. G., Rohwededer W. K., Mandava N. B., Worley J. F., Warthen JR J. D., Steffens G. L., Flippen-Anderson J. L., Cook JR J. C. 1979. Brassinolide, a plant growth promoting steroid isolated from Brassica napus pollen. Nature 281: 216 - 217.
• Janeczko A. 2000. Wpływ wybranych steroidów na procesy fizjologiczne roślin ze szczególnym uwzględnieniem indukcji kwitnienia. Praca doktorska, Akademia Rolnicza Kraków: 116 ss.
• Janeczko A., Biesaga-Kościelniak J., Swaczynová J., Dziurka M., Filek M., Szarek-Łukaszewka G., Adamska A., Novák O. 2007a. Quantity and quality of grain yield of wheat cultivated in season 2006 - impact of 24-epibrassinolide. Acta Physiol. Plant. 29 Suppl. 1: 68 - 69.
• Janeczko A., Gullner G., Skoczowski A., Dubert F., Barna B. 2007b. Effects of brassinosteroid infiltration prior to cold treatment on ion leakage and pigment contents in rape leaves. Biol. Plant. 51: 355 - 358.
• Janeczko A., Tóbias i., Skoczowski A., Dubert F., Gullner G., Barna B. 2007c. Bacterial infection and pretreatment with 24-epibrassinolide markedly affect the heat emission and membrane permeability of rape cotyledons. Thermochim. Acta 458: 89 - 91.
• Janeczko A., Filek WŁ. Biesaga-Kościelniak J., Marcińska L, Janeczko Z. 2003. The influence of animal sex hormones on the induction of flowering in Arabidopsis thaliana: comparison with the effect of 24-epibrassinolide. Plant Cell Tissue Organ Cult. 72: 147 - 151.
• Janeczko A., Swaczynova J., Biesaga-Kościelniak J., Strnad M., Filek M., Dziurka M. 2006. Ecologically safe regulators of growth and productivity of plants. Part 1. The 24-epibrassinolide in wheat production-uptake and physiological activity. Bibl. Fragm. Agron. 11: 121 - 122.
• Kamuro Y., Takatsuto S., Watanabe T., Noguchi T., Kuriyama H., Suganuma H. 1997. Practical effects of brassinosteroid compound [TS303]. Proceedings of the 24th Annual Meeting of the Plant Growth Regulation Society of America (Atlanta, GA): 111 - 116.
• Kęsy J., Trzaskalska A., Galoch E., Kopcewicz J. 2003. Inhibitory effect of brassinosteroids on the flowering of the short-day plant Pharbitis nil. Biol. Plant. 47: 597 - 600.
• Krishna P. 2003. Brassinosteroid-mediated stress responses. J. Plant Growth Regul. 22: 289 - 297.
• Kuźniak E., Urbanek H. 1999. Rola nadtlenku wodoru w odpowiedzi roślin na czynniki stresowe. Zesz. Probl. Post. Nauk Rol. 469: 43 - 48.
• Lee D. H., Lee C. B. 2000. Chilling stress-induced changes of antioxidant enzymes in the leaves of cucumber: in gel enzyme activity assays. Plant Sci. 159: 75 - 85.
• Mazorra L. M., Nuńez M. 2000. Brassinosteroid analogues differentially modify peroxidase activity, superoxide dismutase activity and protein content in tomato seedlings. Cult. Tropic. 21: 29 - 33.
• Mazorra L. M., Nuńez M., Hechavarria M., Coll F., Sanchez-Blanco M. J. 2002. Influence of brassinosteroids on antioxidant enzymes activity in tomato under different temperatures. Biol. Plant. 45: 593 - 596.
• Mehdy M. C. 1994. Active oxygen species in plant defense against pathogens. Plant Physiol. 105: 467 - 472.
• Miller-Morey J. S., Van Dolah F. M. 2004. Differential responses of stress proteins, antioxidant enzymes, and photosynthetic efficiency to physiological stresses in the Florida red tide dinoflagellate, Karenia brevis. Comp. Biochem. Physiol. Part C. 138: 493 - 505.
• Müssig C., Altmann T. 2003. Genomic brassinosteroid effects. J. Plant Growth Regul. 22: 313 - 324.
• Ramraj V. M., Vyas B. N., Godrej N. B., Mistry K. B., Swami B. N., Singh N. 1997. Effects of 28-homobrassinolide on yields of wheat, rice, groundnut, mustard, potato and cotton. J. Agric. Sci. 128: 405 - 413.
• Sasse J. M. 2003. Physiological actions of brassinosteroids: an update. J. Plant Growth Regul. 22: 276 - 288.
• Singh I., Shono M. 2005. Physiological and molecular effects of 24-epibrassinolide, a brassinosteroid on thermotolerance of tomato. J. Plant Growth Regul. 47: 111 - 119.
• Stone P. 2001. The effects of heat stress on cereal yield and quality, w: Crop responses and adaptations to temperature stress. A. S. Basra (Ed.), Food Products Press, Binghamton, NY: 243 - 291.
• Wilen R. W., Sacco M., Gusta L. V., Krishna P. 1995. Effects of 24-epibrassinolide on freezing and thermotolerance of bromegrass (Bromus inermis) cell cultures. Physiol. Plant. 95: 195 - 202.
• Yu J. Q., Huang L. F., Hu W. H., Zhou Y. H., Mao W. H., Ye S. F., Nogues S. 2004. A role for brassinosteroids in the regulation of photosynthesis in Cucumis sativus. J. Exp. Bot. 55: 1135 - 1143.