Wpływ stresu oksydacyjnego na reakcje komórek drożdży Saccharomyces cerevisiae na preparaty pestycydowe Betokson Super i Fusilade oraz heteroauksynę IAA

• Autorzy: Swiecilo A.

Warianty tytułu

EN

Influence of oxidative stress on reaction of Saccharomyces cerevisiae yeast cell to pesticide preparations Betokson Super and Fusilade, and indoleacetic acid (IAA)

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Drożdże są często wykorzystywane jako organizm modelowy w badaniach nad niespecyficznym oddziaływaniem ksenobiotyków. W prezentowanej pracy badano wpływ stresu oksydacyjnego indukowanego 100% tlenem na wrażliwość komórek drożdży z gatunku Saccharomyces cerevisiae na handlowe preparaty Betokson super i Fusilade stosowane jako środki ochrony roślin oraz na fitohormon heteroauksynę IAA. Doświadczenia przeprowadzano na szczepach drożdży różniących się sprawnością systemu antyoksydacyjnego (mutancie sod1 pozbawionym aktywności cytoplazmatycznej dysmutazy ponadtlenkowej, sod2 pozbawionym aktywności mitochondrialnej dysmutazy ponadtlenkowej, mutancie sod1als2 pozbawionym aktywności cytoplazmatycznej dysmutazy ponadtlenkowej oraz charakteryzującym się nadwrażliwością na alkenale, ctt1cta1 pozbawionym całkowicie aktywności katalazowej, mutancie o niskim poziomie glutationu oraz mutancie oddechowym „petite”). Wrażliwość tych komórek oceniano na podstawie ich zdolności do wzrostu na pożywce stałej zawierającej badane substancje. Zastosowano wysiew kroplowy z serii rozcieńczeń dziesięciokrotnych hodowli płynnej drożdży, w wyniku którego otrzymano zawiesinę o następującej gęstości: 105, 104, 103, 102 komórek/cm3. Po wysiewie drożdże hodowano w standardowych warunkach natlenienia oraz w atmosferze 100% tlenu. Uzyskane wyniki sugerują, że aktywność dysmutazy ponadtlenkowej oraz funkcje mitochondriów są niezbędne do ochrony komórek drożdży przed szkodliwym działaniem substancji czynnych preparatów Fusilade, Betokson Super oraz fitohormonu IAA. Stres oksydacyjny generowany za pomocą 100% tlenu nie wzmacnia toksyczności badanych preparatów w przypadku komórek dysponujących pełnym zestawem enzymatycznych antyoksydantów.

EN

Yeast is frequently used as a model organisms in the studies on the non-specific effects of xenobiotics. This study investigated the effect of oxidative stress induced by 100% oxygen on the sensitivity of Saccharomyces cerevisiae yeast cells to the commercial preparations Betokson Super (containing β-naphthoxyacetic acid, NOA) and Fusilade (containing fiuazifop-p-butyl), used as pesticides, and on phytohormone heteroauxin (IAA). The experiments were conducted on the yeast strains with antioxidant Systems of varying efficiency (sod1 mutant lacking activity of cytoplasmic Superoxide dismutase, sod2 mutant lacking activity of mitochondrial superoxide dismutase, sod1als2 with cytoplasmic superoxide dismutase deficiency and hypersensitivity to alkenals, ctt1cta1 lacking catalase activity, C4 with a low glutathione level, and a respiratory petite mutant). Sensitivity of these cells was assessed based on their ability to grow on solid medium containing the tested preparations. The drop plate method was used with 10-fold dilutions of the liquid yeast culture. The yeast cells grown under standard conditions of oxygenation and in the atmosphere of 100% oxygen. The yeast cells of the wild-type strain and the cells of the ctt1cta1 and 4C mutants had a similar range of sensitivity to the tested substances. A weaker growth of these cells was observed when these substances were applied in the concentrations over 0.5 mg∙cm-3, while the dismutase-deficient cells (sod1, sod2) and the respiratory-deficient mutants were more sensitive to these substances. Under the conditions of oxidative stress induced by 100% oxygen, the cells deficient in cytoplasmic superoxide dismutase did not grow at all, and those deficient in mitochondrial superoxide dismutase showed very weak growth, as did the cells incapable of aerobic respiration. The results obtained suggest that superoxide dismutase activity and mitochondrial functions are essential for protecting cells against the effects of the active substances in Fusilade, Betokson Super, and the phytohormone IAA. Oxidative stress induced with 100% oxygen does not enhance the toxicity of the preparations tested in the case of cells which do not lack any enzymatic antioxidants.

Słowa kluczowe

PL

auksyna IAA; Betokson Super; drozdze; fitohormony; Fusilade; komorki; pestycydy; Saccharomyces cerevisiae; specyficzne reakcje komorkowe; srodki ochrony roslin; stres oksydacyjny

EN

Betokson Super 050 SL fertilizer; yeast; phytohormone; Fusilade preparation; cell; pesticide; Saccharomyces cerevisiae; cell response; plant protection product; oxidative stress

• Wydawca: -
• Czasopismo: Zeszyty Problemowe Postępów Nauk Rolniczych
• Rocznik: 2009
• Tom: 542
• Numer: 1
• Opis fizyczny: s.549-558,tab.,bibliogr.

Twórcy

autor

Swiecilo A.

• Katedra Biochemii i Chemii Środowiskowej, Wydział Nauk Rolniczych, Uniwersytet Przyrodniczy w Lublinie, ul.Szczebrzeska 102, 22-400 Zamość

Bibliografia

• Alnafisi A., Hughes J., Wang G., Miller C.A. 2007. Evaluating polycyclic aromatic hydrocarbons using a yeast bioassay. Environ. Toxicol. Chem. 26(7): 1333-1339.
• Biliński T., Krawiec Z., Liczmański A., Litwińska J. 1985. Is hydroxyl radical generated by the Fenton reaction in vivo? Biochem. Biophys. Res. Commun. 130(2): 533-539.
• Chen C., Wang J.L. 2007. Characteristics of Zn2+ biosorption by Saccharomyces cerevisiae. Biomed. Environ. Sci. 20(6): 478-482.
• Frazzoli C., Dragone R., Mantovani A., Massimi C., Campanella L. 2007. Functional toxicity and tolerance patterns of bioavailable Pd(II), Pt(II), and Rh(III) on suspended Saccharomyces cerevisiae cells assayed in tandem by a respirometric biosensor. Anal. Bioanal. Chem. 389(7-8): 2185-2194.
• Fortuniak A., Jakubowski W., Biliński T., Bartosz G. 1998. Lack of evidence of oxidative damage in antioxidant-deficient strains of Saccharomyces cerevisiae. Biochem. Mol. Biol. Int. 38(6): 1271-1276.
• Huh W.K., Lee B.H., Kim S.T., Kim Y.R., Rhie G.E., Baek Y.W., Hwang C.S., Lee J.S., Kang S.O.1998. D-Erythroascorbic acid is an important antioxidant molecule in Saccharomyces cerevisiae. Mol. Microbiol. 30(4): 895-903.
• Jaruga E., Lapshina E.A., Biliński T., Płonka A., Bartosz G. 1996. Resistance to ionizing radiation and antioxidative defence in yeasts. Are antioxidant-deficient cells permanently stressed? Biochem. Mol. Biol. Int. 37(3): 467-473.
• Krzepiłko A. 2007. Effect of deltamethrin on the antioxidant system of Saccharomyces cerevisiae yeast. Ecological Chemistry and Engineering 14(2): 191-196.
• Krzepiłko A., Święciło A. 2007. The effect of selected pyrethroids on the total antioxidant capacity of yeast cell extracts. Polish Journal of Environmental Studies 16(3A): 170-173.
• Krzepiłko A., Święciło A., Wawryn J., Zadrag R., Kozioł S., Bartosz G., Biliński T. 2004. Ascorbate restores lifespan of superoxide-dismutase deficient yeast. Free Radic. Res. 38(9): 1019-1024.
• Kwolek-Mirek M., Bednarska S., Bartosz G., Biliński T. 2009. Acrolein toxicity involves oxidative stress caused by glutathione depletion in the yeast Saccharomyces cerevisiae. Cell Biol. Toxicol.
• Nestelbacher R., Laun P., Vondráková D., Pichová A., Schüller C., Breitenbach M. 2000. The influence of oxygen toxicity on yeast mother cell-specific aging. Exp. Gerontol. 35(1): 63-70.
• Prusty R., Grisafi P., Fink G.R. 2004. The plant hormone indoleacetic acid induces invasive growth in Saccharomyces cerevisiae. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 101(12): 4153-4157.
• Rasmussen A.K., Chatterjee A., Rasmussen L.J., Singh K.K. 2003. Mitochondria-mediated nuclear mutator phenotype in Saccharomyces cerevisiae. Nucleic Acids Res. 31(14): 3909-3917.
• Święciło A. 2008. Effect of sodium nitrate (V) on Saccharomyces cerevisiae strains of different antioxidative status and energetic metabolism. Polish Journal of Food and Nutrition Sciences 58(1): 41-44.
• Święciło A., Krzepiłko A. 2005. The role of antioxidant system in response of yeast Saccharomyces cerevisiae cells to strong salt stress. Zesz. Probl. Post. Nauk Roln. 505: 451-458.
• Wawryn J., Krzepiłko A., Myszka A., Biliński T. 1999a. Deficiency in superoxide dismutases shortens life span of yeast cells. Acta Biochim. Pol. 46(2): 249-253.
• Wawryn J., Święciło A., Krzepiłko A., Biliński T. 1999b. Rola enzymów antyoksydacyjnych w procesie starzenia komórek drożdży w warunkach hiperoksji. Mat. konf. Nauk. „Stres w badaniach biologicznych i medycznych”. Lubelski Oddział P.T. Bioch. Lublin, 12.09.1999: 17.
• Wawryn J., Święciło A., Bartosz G., Biliński T. 2002. Effect of superoxide dismutase deficiency on the life span of the yeast Saccharomyces cerevisiae. An oxygen-independent role of Cu, Zn - superoxide dismutase. Biochim. Biophys. Acta. 1570(3): 199-202.
• Wiśnicka R., Krzepiłko A., Wawryn J., Krawiec Z., Biliński T. 1998. Protective role of superoxide dismutase in iron toxicity in yeast. Biochem. Mol. Biol. Int. 44(3): 635-641.