Активність аскорбат та гваякол пероксидаз у нокаутного мутанта Cat2 Arabidopsis thaliana за дії сольового стресу

  • Н. О. Діденко Чернівецький національний університет імені Юрія Федьковича, Україна, 58012, м. Чернівці, вул. Коцюбинського, 2
  • І. М. Буздуга Чернівецький національний університет імені Юрія Федьковича, Україна, 58012, м. Чернівці, вул. Коцюбинського, 2
  • Р. А. Волков Чернівецький національний університет імені Юрія Федьковича, Україна, 58012, м. Чернівці, вул. Коцюбинського, 2
  • І. І. Панчук Чернівецький національний університет імені Юрія Федьковича, Україна, 58012, м. Чернівці, вул. Коцюбинського, 2

Анотація

Мета. Стресові білки рослин, як правило, кодуються мультигенними родинами. Проте специфічна роль окремих ізоферментів все ще залишається далекою від повного розуміння. Для того, щоб з'ясувати, як втрата окремих ізоформ каталази позначається на роботі інших ферментів, які розщеплюють пероксид водню – АРХ та POD – була зіставлена реакція на сольовий стрес рослин Arabidopsis thaliana дикого типу (ДТ) та нокаутного мутанта по гену Cat2. Методи. Вимірювалися активності аскорбат та гваякол пероксидаз при різних варіантах обробки рослин хлоридом натрію. Результати. Встановлено, що за дії сольового стресу активність POD у листках рослин ДТ зростала після 8-ми годинної обробки, а лінії cat2 – 4-х годинної. Активність АРХ у рослин ДТ знижувалась після обробки 200 мМ розчином хлориду натрію протягом 8-ми годин, але залишалась без змін у лінії cat2. Висновки. Зниження каталазної активності у листках нокаутної мутантної лінії арабідопсису із втраченою експресією ізоформи САТ2 призводить до змін у функціонуванні антиоксидантної системи (зокрема – до змін у активності пероксидаз) та прискорення розвитку стресової відповіді за дії сольового стресу.

Ключові слова: Arabidopsis thaliana, мультигенні родини, нокаутні мутанти, аскорбат та гваякол пероксидаза, каталаза, ізоферменти, хлорид натрію.

Посилання

Wall P.K., Leebens-Mack J., Muller K.F., Field D., Altman N.S., de Pamphilis C.W. PlantTribes: a gene and gene family resource for comparative genomics in plants. Nucl. Acids Res. 2008. Vol. 36(S1). P. D970–D976.

Arabidopsis Genome Initiative. Analysis of the genome sequence of the flowering plant Arabidopsis thaliana. Nature. 2000. Vol. 408. P. 796–815.

Gill S.S., Tuteja N. Reactive oxygen species and antioxidant machinery in abiotic stress tolerance in crop plants. Plant Physiol. Biochem. 2010. Vol. 48(12). P. 909–930.

Panchuk I.I. Volkov R.A., Schöffl F. Heat stress-and heat shock transcription factor-dependent expression and activity of ascorbate peroxidase in Arabidopsis. Plant Physiol. 2002. Vol. 129(2). P. 838–853.

Volkov R.A., Panchuk I.I., Mullineaux P.M., Schöffl F. Heat stress-induced H2O2 is required for effective expression of heat shock genes in Arabidopsis. Plant Mol. Biol. 2006. Vol. 61. P. 733–746.

Miller G.A.D., Suzuki N., Ciftci-Yilmaz S., Mittler R. Reactive oxygen species homeostasis and signalling during drought and salinity stresses. Plant Cell Env. 2010. Vol. 33(4). P. 453–467.

Руснак Т.О., Доліба I.М., Волков Р.А., Панчук I.I. Активність гваяколпероксидази у нокаутної лінії КО-Саt2 Arabidopsis thaliana за умов теплового стресу. Физиол. биох. культурных растений. 2013. Т. 45(3). С. 246–253.

.Доліба І.М., Волков Р.А., Панчук І.І. Активність каталази та аскорбат пероксидази у Cat2 нокаутного мутанту Arabidopsis thaliana за дії іонів кадмію. Вісник УТГіС. 2011. Т. 9(2). С. 200–209.

Доліба І.М., Волков Р.А., Панчук І.І. Вплив іонів міді на перекисне окислення ліпідів у cat2 нокаутного мутанту Arabidopsis thaliana. Вісник УТГіС. 2012. Т. 10(1). С. 13-19.

Gao S., Ouyang C., Wang S., Xu Y., Tang L., Chen F. Effects of salt stress on growth, antioxidant enzyme and phenylalanine ammonia-lyase activities in Jatropha curcas L. seedlings. Plant Soil Env. 2008. Vol. 54(9). P. 374–381.

Gondim F. A., Gomes-Filho E., Costa J. H., Alencar N. L. M., Prisco J. T. Catalase plays a key role in salt stress acclimation induced by hydrogen peroxide pretreatment in maize. Plant Physiol. Biochem. 2012. Vol. 56. P. 62–71.

Mittal S., Kumari N., Sharma V. Differential response of salt stress on Brassica juncea: photosynthetic performance, pigment, proline, D1 and antioxidant enzymes. Plant Physiol. Biochem. 2012. Vol. 54. P. 17–26.

Amako K., Chen G., Asada K. Separate assays for ascorbate peroxidase and guaiacol peroxidase and for the chloroplastic and cytosolic isozymes of ascorbate peroxidase in plants. Plant Cell Physiol. 1994. Vol. 35. P. 497–504.

Bradford M.M. A rapid and sensitive method for the quantification of microgram quantities of protein utilizing the principle of protein-dye binding. Analyt. Biochem. 1976. Vol. 72. P. 248–254.

Буджак В.В. Біометрія. Чернівці: Рута, 2013. 326 с.

Savouré A., Thorin D., Davey M., Hua X. J., Mauro S., Van Montagu M., Inzé D., Verbruggen N. NaCl and CuSO4 treatments trigger distinct oxidative defence mechanisms in Nicotiana plumbaginifolia L.. Plant Cell Env. 1999. Vol. 22(4). P. 387–396.

Miller G.A.D., Suzuki N., Ciftci-Yilmaz S.U., Mittler R.O.N. Reactive oxygen species homeostasis and signalling during drought and salinity stresses. Plant Cell Env. 2010. Vol. 33(4). P. 453–467.

Chaves M.M., Flexas J., Pinheiro C. Photosynthesis under drought and salt stress: regulation mechanisms from whole plant to cell. Ann. Bot. 2009. Vol. 103(4). P. 551–560.

Диденко Н.А., Буздуга И.Н., Волков Р.А., Панчук И.И. Влияние острого солевого стресса на перекисное окисление липидов у Arabidopsis thaliana. Buletin stiintific Chişinău. 2015. (у друці).

Буздуга І.М., Діденко Н.О., Волков Р.А., Панчук І.І. Диференційна активність ізоформ каталази Arabidopsis thaliana за дії сольового стресу. Вісник УТГіС. 2014. Т. 12(2). С. 147–153.