Вміст вільного проліну у нокаутних мутантів Cat2 та Cat3 Arabidopsis thaliana за дії сольового стресу
Анотація
Мета. У рослин ферментна та неферментна ланки захисту від стресових впливів довкілля працюють злагоджено, проте роль окремих ізоформ антиоксидантних ферментів та їхній взаємозв’язок із низькомолекулярними захисними сполуками залишається недостатньо з’ясованим. Для вивчення цього питання у Arabidopsis thaliana дикого типу та у нокаутних мутантів за генами каталази Cat2 та Cat3 співставлено вміст вільного проліну за дії сольового стресу. Методи. Вимірювався вміст вільного проліну при різних варіантах обробки рослин хлоридом натрію. Результати. Встановлено, що у листках рослин мутантних ліній сat2 та сat3 із втраченою активністю відповідних ізоформ каталази відбувається пригнічення зростання вмісту проліну за умов сольового стресу. Крім того, у лінії сat3 має місце зниження базового рівня проліну за нестресових умов. Висновки. Пригнічення відповіді на дію сольового стресу вказує на можливий зв'язок між перебудовою антиоксидантної системи у нокаутних мутантів по генах Сat та регуляцією захисної клітинної відповіді на сольовий стрес.
Ключові слова: Arabidopsis thaliana, нокаутні мутанти, каталаза, пролін, хлорид натрію.Посилання
Kim Y. H., Kim C. Y., Lee H. S., Kwak S. S. Changes in activities of antioxidant enzymes and their gene expression during leaf development of sweet potato. Plant Growth Regulation. 2009. Vol. 58(3). P. 235–241. doi: 10.1007/s10725-009-9371-2
Orendi G. Expression von Katalasen während der Blattseneszens und unter verschiedenen Stressbedingungen in Arabidopsis thaliana (L.) Heynh.: Dissertation Verlag Grauer, 2001. 135 p.
Panchuk I. I., Zentgraf U., Volkov R. A. Expression of the Apx gene family during leaf senescence of Arabidopsis thaliana. Planta. 2005. Vol. 222(5). P. 926–932. doi: 10.1007/s00425-005-0028-8
Rusnak T. O., Doliba I. M., Volkov R. A., Panchuk I. I. Guaiacol peroxidase activity in Cat2 knock-out mutant of Arabidopsis thaliana upon heat stress treatment. Physiology and Biochemistry of cultivated plants. 2013. Vol. 45(3). P. 246–253.
Doliba I. M., Volkov R. A., Panchuk I. I. Activity of catalase and ascorbate peroxidase in Cat2 knock-out mutant of Arabidopsis thaliana upon cadmium stress. Visn. Ukr. Tov. Genet. Sel. 2011. Vol. 9(2). P. 200–209.
Doliba I. M., Volkov R. A., Panchuk I. I. Effect of copper ions on lipid peroxidation in cat2 knock-out mutant of Arabidopsis thaliana. Visn. Ukr. Tov. Genet. Sel. 2012. Vol. 10(1). P. 13–19.
Deinlein U., Stephan A. B., Horie T., Luo W., Xu G., Schroeder J. I. Plant salt-tolerance mechanisms. Trends in Plant Science. 2014. Vol. 19(6). P. 371–379. doi: 10.1016/j.tplants.2014.02.001
Hasegawa P. M., Bressan R. A., Zhu J. K., Bohnert H. J. Plant cellular and molecular responses to high salinity. Annual Review of Plant Physiology and Plant Molecular Biology. 2000. Vol. 51(1). P. 463–499. doi: 10.1146/annurev.arplant.51.1.463
Sneha S., Rishi A., Chandra S. Effect of short term salt stress on chlorophyll content, protein and activities of catalase and ascorbate peroxidase enzymes in Pearl Millet. American Journal of Plant Physiology. 2013. Vol. 9(1). P. 32–37. doi: 10.3923/ajpp.2013
Lv W. T., Lin B., Zhang M., Hua X. J. Proline accumulation is inhibitory to Arabidopsis seedlings during heat stress. Plant Physiology. 2011. Vol. 156(4). P. 1921–1933. doi: 10.1104/pp.111.175810
Szabados L., Savoure A. Proline: a multifunctional amino acid. Trends in Plant Science. 2010. Vol. 15(2). P. 89–97. doi: 10.1016/j.tplants.2009.11.009
Chen C., Dickman M. B. Proline suppresses apoptosis in the fungal pathogen Colletotrichum trifolii. Proceedings of the National Academy of Science of the United States of America. 2005. Vol. 102(9). P. 3459–3464. doi: 10.1073/pnas.0407960102
Arbona V., Flors V., Jacas J., Garcia-Agustin P., Gomez-Cadenas A. Enzymatic and non-enzymatic antioxidant responses of Carrizo citrange, a salt-sensitive citrus rootstock, to different levels of salinity. Plant and Cell Physiol. 2003. Vol. 44(4). P. 388–394. doi: 10.1093/pcppcg059
Major P. S., Zakharova V. P, Velikozhon L. G. Changes of free proline content in winter wheat plants during autumn-winter period. Physiology and Biochemistry of cultivated plants. 2009. Vol. 41(5). P. 371–383.
Filipchuk T. V. Proline content as indicator of tolerance lawn grasses to UV-C radiation. Scientific works SWorld. Biology. Ecology and biotechnology. 2013. Vol. 17(4). P. 24–28.
Bates L. S., Waldren R. P., Teare I. D. Rapid determination of free proline for water-stress studies. Plant and Soil. 1973. Vol. 39(1). P. 205–207. doi: 10.1007/BF00018060
Budzak V. V. Biometrics. Chernivtsi: Ruta, 2013. 326 p.
Frugoli J. A., Zhong H. H., Nuccio M. L., McCourt P., McPeek M. A., Thomas T. L. Catalase is encoded by a multigene family in Arabidopsis thaliana (L.) Heynh. Plant Physiology. 1996. Vol. 112(1). P. 327–336. doi: 10.1104/pp.112.1.327
Ghoulam C., Foursy A., Fares K. Effects of salt stress on growth, inorganic ions and proline accumulation in relation to osmotic adjustment in five sugar beet cultivars. Environmental and Experimental Botany. 2002. Vol. 47(1). P. 39–50. doi: 10.1016/S0098-8472(01)00109-5
Celik O., Atak C. The effect of salt stress on antioxidative enzymes and proline content of two Turkish tobacco varieties. Turkish Journal of Biology. 2012. Vol. 36. P. 339–356. doi: 10.3906/biy-1108-11
Liu J., Zhu J. K. Proline accumulation and salt-stress-induced gene expression in a salt-hypersensitive mutant of Arabidopsis. Plant Physiology. 1997. Vol. 114(2). P. 591–596. doi: 10.1104/pp.114.2.591
Huang Z., Zhao L., Chen D., Liang M., Liu Z., Shao H., Long X. Salt stress encourages proline accumulation by regulating proline biosynthesis and degradation in Jerusalem Artichoke plantlets PLOS ONE. 2013. Vol. 8(4). P. 62085. doi: 10.1371/journal.pone.0062085
Mittler R., Vanderauwera S., Suzuki N., Miller G., Tognetti V.B., Vandepoeleetal K. ROS signaling: thenewwave? Trends in Plant Science. 2011. Vol. 16(6). P. 300–309. doi: 10.1016/j.tplants.2011.03.007
Volkov R. A., Panchuk I. I., Schöffl F. Heat-stress-dependency and developmental modulation of gene expression: the potential of house-keeping genes as internal standards in mRNA expression profiling using real-time RT-PCR. Journal of Experimental Botany. 2003. Vol. 54(391). P. 2343–2349. doi: 10.1093/jxberg244
