Активність антиоксидантних ферментів у хлоропластах трансгенних рослин пшениці з дволанцюговим РНК-супресором гена проліндегідрогенази
Анотація
Мета. Дослідити активність антиоксидантних ферментів у хлоропластах трансгенних рослин пшениці сорту Зимоярка, що містять дволанцюговий РНК-супресор гена проліндегідрогенази. Методи. Спектрофотометричне визначення активності ферментів. Результати. За оптимальних умов поливу активність супероксиддисмутази (СОД) та аскорбатпероксидази (АПО) у трансгенних рослин достовірно перевищувала ці показники у нетрансгенних форм. За дії ґрунтової посухи активність СОД у трансгенних рослин достовірно зменшувалася і становила лише 70% від активності цього ферменту у контрольних рослин, активність АПО була на 12% меншою, ніж у контролі. За водного дефіциту у трансгенних рослин пшениці зі зниженою активністю проліндегідрогенази відбувається різке підвищення (у 4–5 разів) рівня вільного
L-проліну. Висновки. Біотехнологічні рослини пшениці зі збільшеною за оптимальних умов активністю СОД та АПО можуть характеризуватися підвищеною адаптивною пластичністю у порівнянні з рослинами вихідного сорту, у яких активність цих ферментів є нижчою. Підвищена активність антиоксидантних ферментів може бути передумовою для збільшення толерантності цих рослин до стресорів різного походження.
Ключові слова: Triticum aestivum L., трансгенні рослини, дволанцюговий РНК-супресор гена проліндегідрогенази, L-пролін, антиоксидантні ферменти.
Посилання
Hiei Y., Ishida Y., Komari T. Progress of cereal transformation technology mediated by Agrobacterium tumefaciens. Frontiers in Plant Science. 2014. Vol. 5. P. 1–11.
Agarwal S., Grover A. Molecular biology, biotechnology and genomics of flooding-associated low O2 stress response in plants. Critical Reviews in Plant Sciences. 2006. Vol. 25. P. 1–21.
Vahdati K. Lotfi N. Abiotic Stress Tolerance in Plants with Emphasizing on Drought and Salinity Stresses in Walnut. Abiotic Stress – Plant Responses and Applications in Agriculture. 2013. Vol. 10. P. 307–365.
Szabados L., Savoure A. Proline: a multifunctional amino acid. Trends in Plant Science. 2009. Vol. 15. P. 89–97.
Kolupaev Yu. E., Vainer A.A., Yastreb T.O. Proline: physiological functions and regulation of the content in plants under stress conditions Newsletter. Kharkiv. nat. agrarian. un-tu. Ser. Biol. 2014. No. 2. P. 6–22.
Kolodyazhnaya Ya. S, Titov S. Ye., Kochetov A. V et al. Evaluation of the salt tolerance of tobacco plants Nicotiana tabacum, carrying an antisense suppressor of the proline dehydrogenase gene. Genetics. 2006. 42 (2). P. 278–281.
Tischenko E.N. Genetic engineering using L-proline metabolism genes to increase plant osmotolerance. Physiology and biochemistry. cult. plants. 2013. Vol. 45 (6). P. 488–500.
Manavalan L., Chen X., Clarke J., Salmeron J., Nguyen H. RNAi- mediated disruption squalen synthase improves drought tolerance and yield in rise. J. Experimental Botany. 2012. Vol. 63. P. 163–175.
Mikhalskaya S.I., Sergeeva L.E., Matveeva A.Yu., Kobernik N.I., Kochetov A.V., Tishchenko E.N., Morgun V.V. Increase in free proline in osmotolerant transgenic maize plants with double-stranded RNA-suppressor of the proline dehydrogenase gene. Plant physiology and genetics. 2014. Vol. 46 (6). P. 482–489.
Voronova S.S., Bavol A.V, Dubrovna O.V. Genetic transformation in planta of bread wheat with the use of a strain AGLO carrying a vector pBi2E with double-stranded RNA suppressor of the proline dehydrogenase gene. Factor of Experimental Evolutionary Organisms. 2015. Vol. 17. P. 126–130.
Hasanuzzaman M., Hossain A., Teixeira J., Fujita M. Plant response and tolerance to abiotic oxidative stress: antioxidant defence is a key factor. Crop stress and its management: perspectives and strategies. Springer Netherlands. 2012. P. 261–315.
Vahdati K. Abiotic Stress Tolerance in Plants with Emphasizing on Drought and Salinity Stresses in Walnut. Abiotic Stress – Plant Responses and Applications in Agriculture. 2013. Vol. 10. P. 307–365.
Andryushchenko V.K. Sayanova V.V, Zhuchenko A.A. et al. Modification of proline determination method for detection of drought-resistant forms of the genus Lycopersicon Tourn. Izv. Acad. Sciences of Mold. SSR. 1981. No. 4. P. 55–60.
Beyer W., Fridovich I. Assaying for superoxide dismutase activity some large consequences of minor changes in conditions. Anal. Biochem.1987. Vol. 161 (2). P. 559–566.
Nakano Y., Asada K. Hydrogen peroxide is scavenged by ascorbate specific peroxidase in spinach chloroplasts. Plant Cell Physiol. 1981. Vol. 22 (5). P. 867–880.
Deng B., Dong H. Ectopic expression of riboflavin-binding protein gene TsRfBP paradoxically enhances both plant growth and drought tolerance in transgenic Arabidopsis thaliana. J. Plant Growth Regul. 2013. Vol. 32(1). P. 170–181.
Rai A., Singh M., Shah K. Effect of water withdrawal on formation of free radical, proline accumulation and activities of antioxidant enzymes in ZAT12-transformed transgenic tomato plants. Plant Physiol. Biochem. 2012. Vol. 61. P. 108–114.
Wan X. Wan X., Tan J., Lu S. Increased tolerance to oxidative stress in transgenic tobacco expressing a wheat oxalate oxidase gene via induction of antioxidant enzymes is mediated by H2O2. Physiol Plant. 2009. Vol. 136 (1). P. 30–44.
