Akumulacja wolnej proliny w warunkach deficytu wody w liściach wybranych gatunków roślin uprawnych

• Autorzy: Bandurska H.

Warianty tytułu

EN

Free proline accumulation in leaves of cultivated plant species under water deficit conditions

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Badano wpływ deficytu wody spowodowanego suszą glebową na zawartość wolnej proliny oraz stopień uszkodzenia błon komórkowych w liściach trzech gatunków roślin uprawnych o różnej przydatności gospodarczej i różnych wymaganiach wodnych. Do badań wybrano: uprawianą dla celów dekoracyjnych poinsecję (Euphorbia pulcherrima Willd., 'Regina' i 'Cortez'), roślinę warzywniczą brokuł (Brassica oleracea var. botrytis, subvar. cymosa, 'Colonel' i 'Marathon') oraz roślinę zbożową jęczmień (forma dzika Hordeum spontaneum oraz Hordeum vulgare 'Maresi'). Badane gatunki różniły się wielkością doznanego stresu, największe obniżenie poziomu RWC stwierdzono w liściach brokuła, a nieco mniejsze u jęczmienia. W liściach poinsecji obniżenie poziomu RWC było niewielkie lub nie wystąpiło w ogóle. Różnie też kształtowała się akumulacja wolnej proliny u badanych gatunków. Najwięcej tego aminokwasu gromadziło się w liściach brokula, ale wzrost jego poziomu miał miejsce dopiero przy silnym odwodnieniu tkanek. W liśaciach jęczmienia wzrost poziomu proliny byl mniejszy niż u brokula, ale stwierdzono go już przy niewielkim odwodnieniu tkanek. W liściach poinsecji kilkakrotny wzrost poziomu proliny stwierdzono we wczesnym etapie stresu. Poziom tego aminokwasu wzrastał stopniowo w kolejnych terminach i nie zależał od odwodnienia tkanki. Uszkodzenie błon komórkowych wynosiło w liściach jęczmienia 8,5-9,5%, brokuła około 3%, a poinsecji 0-2,6%. W pracy dyskutowana jest rola proliny w zapobieganiu odwodnieniu liści oraz w łagodzeniu skutków odwodnienia badanych gatunków.

EN

The effect of water deficit caused by soil drought on the content of free proline as well as the degree of cell membrane damages in the leaves of three cultivated plant species having different farm usefulness and water requirements have been studied. The used plants were: poinsettia (Euphorbia pulcherrima Willd., 'Regina' and 'Cortez') grown for decorative purposes, a green vegetable of broccoli (Brassica oleracea var. botrytis, subvar. cymosa, 'Colonel' and 'Marathon') and a cereal plant of barley (the wild form Hordeum spontaneum and Hordeum vulgare 'Maresi'). The examined species differed in the size of the experienced stress, the largest RWC reduction was found in broccoli leaves, while somewhat smaller - in barley. In poinsettia leaves, the reduction of RWC level was not large or did not occur at all. The accumulation of free proline in the species under study was also variable. The largest amount of this amino acid tended to accumulate in broccoli leaves, whereas the increase of its level took place only at a strong dehydration of tissues. The increase of proline level was smaller in barley leaves than in broccoli, but that was found already at a small dehydration of tissues. In poinsettia leaves, a several fold increase of proline level was found at the early stage of the stress. The level of that amino acid gradually increased at consecutive times and did not depend on tissue dehydration. Damage of cell membranes amounted to 8.5-9.5% in barley leaves, about 3% in brocolli and to 0-2.6% in poinsettia. The role of proline in prevention of leaf dehydration and in alleviation of dehydration effects in the studied species has been discussed.

• Wydawca: -
• Czasopismo: Acta Agrobotanica
• Rocznik: 2004
• Tom: 57
• Numer: 1-2
• Opis fizyczny: s.57-67,rys.,bibliogr.

Twórcy

autor

Bandurska H.

• Katedra Fizjologii Roślin, Akademia Rolnicza im. Augusta Cieszkowskiego, Wołyńska 35, 60-637 Poznań, Polska

Bibliografia

• Amberger-Ochsenbauer S., Obendorfer J., 1988. Levels of free proline in ornamental plants: I. Influence of plant age, leaf age and leaf region in Saintpaulia and Chrysanthemum. J. Plant Physiol. 132: 758-761.
• Alia, Saradhi P. R, 1991. Proline accumulation under heavy metal stress. J. Plant physiol. 138:554-558.
• Bandurska H., 1991. Akumulacja wolnej proliny jako przejaw metabolicznej reakcji roślin na działanie stresu wodnego. Wiad. Bot. 35: 35-46.
• Bandurska H., Chełkowski J., Wiśniewska H., 1994. Free proline accumulation in wheat seedlings influenced by Fusarium culmorum infection and pathogen metabolite deoxynivalenol. Acta Physiol. Plantarum 16: 111-116.
• Bandurska H., 1998. Implication of ABA and proline on cell membrane injury of water stressed barley seedlings. Acta Physiol. Plantarum 20: 1-7.
• Bandurska H., 1999. Rola proliny w reagowaniu roślin na stres deficytu wody w świetle dotychczasowych wyników badań. Zeszyty Problemowe Post. Nauk Roln. 469: 31-42.
• Bandurska H., 2000. Does proline accumulated in leaves of water deficit stressed barley plants confine cell membrane injury? I. Free proline accumulation and membrane injury index in drought and osmotic stressed plants. Acta Physiol. Plantarum 22: 409-415.
• Bandurska H., Stroiński A., 2003. ABA and proline accumulation in leaves and roots of wild (Hordeum spontaneum) and cultivated (Hordeum vulgare 'Maresi') barley genotypes under water deficit conditions. Acta Physiol. Plantarum 25: 55-61.
• Bates L.S.,Waldren R.P.,Teare J. D., 1973. Rapid determination of proline for water stress studies. Plant and Soil., 39: 205-207.
• Bohnert H. J., Jensen R. G., 1996. Strategies for engineering water-stress tolerance in plants. TIBTECH. 14: 89-97.
• Blum A., Ebercon A., 1981. Cell membrane stability as a measure of drought and heat tolerance in wheat. Crop Sci. 21: 43-47.
• Delauney A. J., Verma D.P.S., 1993. Proline biosynthesis and osmoregulation in plants. The Plant J. 4:215-223.
• Dexter S. T., Tottingham W. E., Graber L. E, 1932. Investigation of hardiness of the plants by measurement of electrical conductivity. Plant Physiol. 7: 63-78.
• Hanson A.D.,Nelson Ch. E., Everson E.H., 1977. Evaluation of free proline accumulation as an index of drought resistance using two contrasting barley cultivars. Crop Sci. 17: 720-726.
• Hanson I.E., 1979. Light stimulation of proline synthesis in water-stressed barley leaves. Planta 145:45-51.
• Hanson A. D., Hitz W. D., 1982. Metabolic responses of mesophytes to plant water deficits. Ann. Rev. Plant Physiol. 33: 163-203.
• Hare P. D.,Cress W. A., 1997. Metabolic implications of stress-induced proline accumulation as an index of drought resistance using two contrasting barley cultivars. Plant Growth Regulation 21: 79-102.
• Heuer B., 1994. Osmoregulatory role of proline in water- and salt-stressed plants. In: Pessarakli M. (ed) Handbook of Plant and Crop Stress. New York: Marcel Dekker, Inc. ss. 363-381.
• Hsiao T. C., 1973. Plant responses to water stress. Annu. Rev. Plant Physiol. 24: 519-570.
• Kaniszewski S., 1967. Nawadnianie roślin warzywnych. PWRiL Warszawa, 10-15,75-76.
• Kemble A. R., MacPherson H. T., 1954. Liberation of amino acids in perennial rye grass during wilting. Biochem J. 58: 46-59.
• Kozłowska M., Bandurska H., Fryder K., 2002. Effect of Didymella applanata (Niessl/Sacc.) on proline and hydroxyproline containing cell wall proteins of red raspberry. Acta Physiol. Plant. 24: 229-236.
• Levitt J.,1980. Responses of plant to environmental stresses. 2. Academic Press, New York
• Nowak J. S., Strojny Z., 1997. Wpływ zróżnicowanego potencjału wodnego na wzrost poinsecji (Euphorbia pulcherrima Willd.). Zeszyty Problemowe Postępów Nauk Rolniczych 449: 135-143.
• Preising M., 1996. Poinsecja zwana Gwiazdą Betlejemską. Kwiaty 4:14.
• Premachandra G. S., Shimada T., 1987a. The measurement of cell membrane stability using polyethylene glycol as a drought tolerance test in wheat. lapan. J. Crop Sci. 3:92-97.
• Rajagopal V., Balasubramanian V., Sinha S.K., 1977. Diurnal fluctuations in relative water content, nitrate reductase and proline content in water-stressed and non-stressed wheat. Physiol. Plantarum 40: 69-71.
• Rensberg L., Krüger G. H. J., Krüger H., 1993. Proline accumulation as a drought- tolerance selection criterion: its relationship to membrane integrity and chloroplast ultrastructure in Nicotiana tabacum L. J. Plant Physiol. 141: 188-194.
• Sauter A., Davis W. J., Hartung W., 2001. The long-distance abscisic acid signal in the draughted plant: the fate of the hormone on its way from root to shoot. I Exp. Bot. 52: 1991-1997.
• Smirnoff N., Cumbes Q. I., 1989. Hydroxyl radical scavenging activity of compatible solutes. Phytochem. 28: 1057-1060.
• Stanca A.M.,Crosatti C.,Lacerenza N.G.,Rizza F.,Cattivelli L., 1996. Molecular adaptation of barley to cold and drought conditions. Euphytica 92: 215-219.
• Weatherly P. E., 1950. Studies in water relation of cotton plants. I. The field measurement of water deficits in leaves. New Phytol., 49:81-97.
• Yoshiba Y., KiyosueT., Nakashima K., Yamaguchi-Shinozaki K., Shinozaki K., 1997. Regulation of proline as an osmolyte under water stress. Plant Cell Physiol, 38: 1095-1102.

Uwagi

PL