Вміст поліфенольних сполук у нокаутних мутантів Cat2 Arabidopsis thaliana в умовах сольового стресу

  • Н. О. Діденко Чернівецький національний університет імені Юрія Федьковича, вул. Коцюбинського, 2, м. Чернівці, 58012, Україна
  • І. М. Буздуга Чернівецький національний університет імені Юрія Федьковича, вул. Коцюбинського, 2, м. Чернівці, 58012, Україна
  • Р. А. Волков Чернівецький національний університет імені Юрія Федьковича, вул. Коцюбинського, 2, м. Чернівці, 58012, Україна
  • І. І. Панчук Чернівецький національний університет імені Юрія Федьковича, вул. Коцюбинського, 2, м. Чернівці, 58012, Україна
DOI: https://doi.org/10.7124/visnyk.utgis.14.2.683

Анотація

Мета. У рослин захисна відповідь на абіотичний стрес охоплює індукцію стресових білків та збільшення вмісту низки захисних метаболітів. На сьогодні роль окремих ізоформ антиоксидантних ферментів у стресовій відповіді та їх взаємозв’язок із низькомолекулярними захисними сполуками все ще залишаються недостатньо з’ясованими. Для вивчення цього питання у Arabidopsis thaliana дикого типу та у нокаутного мутанту за геном каталази Cat2 було вивчено вміст поліфенольних сполук (ПФС) за дії сольового стресу. Методи. Вимірювався вміст ПФС при різних варіантах обробки рослин хлоридом натрію. Результати. Встановлено, що за оптимальних умов культивування вміст ПФС у листках рослин мутантної лінії сat2 із втраченою активністю ізоформи каталази CAT2 більший, ніж у рослин арабідопсису дикого типу. Проте, при культивуванні ізольованих пагонів на поживному середовищі у лінії cat2 вичерпання пулу ПФС відбувається швидше. При цьому, короткотривалий сольовий стрес однаковою мірою підсилює вичерпання пулу ПФС і у рослин ДТ, і у cat2. Висновки. Зростання вмісту ПФС у листках рослин лінії сat2 є один з проявів метаболічних перебудов, спрямованих на компенсацію зниження каталазної активності, які є наслідком порушення експресії гена Cat2.

Ключові слова: мультигенні родини, нокаутні мутанти, поліфенольні сполуки, хлорид натрію, Arabidopsis thaliana.

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

Michalak A. Phenolic compounds and their antioxidant activity in plants growing under heavy metal stress. Polish Journal of Environmental Studies. 2006. Vol. 15(4). P. 523–530.

Ahmad P., Jaleel C. A., Salem M. A., Nabi G., Sharma S. Roles of enzymatic and nonenzymatic antioxidants in plants during abiotic stress. Journal Critical Reviews in Biotechnology. 2010. Vol. 30(3). P. 161–175. doi: 10.3109/07388550903524243

Sakihama Y., Cohen M. F., Grace S. C., Yamasaki H. Plant phenolic antioxidant and prooxidant activities: phenolics-induced oxidative damage mediated by metals in plants. Toxicology. 2002. Vol. 177(1). P. 67–80. doi: 10.1016/S0300-483X(02)00196-8

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.2014.32.37

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

Falleh H., Jalleli I., Ksouri R., Boulaaba M., Guyot S., Magné C., Abdelly C. Effect of salt treatment on phenolic compounds and antioxidant activity of two Mesembryanthemum edule provenances. Plant Physiology and Biochemistry. 2012. Vol. 52. P. 1–8. doi: 10.1016/j.plaphy.2011.11.001

Budzak V. V. Biometrics. Chernivtsi: Ruta, 2013. 326 p.

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.

Didenko N. O., Buzduga I. M., Volkov R. A., Panchuk I. I. The influence of acute salt stress on the lipid peroxidation in Arabidopsis thaliana. Buletin stiintific Chisinau. 2015. Vol. 22(35). P. 16–20.

Parida A., Das A. B., Das P. NaCl stress causes changes in photosynthetic pigments, proteins, and other metabolic components in the leaves of a true mangrove, Bruguiera parviflora, in hydroponic cultures. Journal of Plant Biology. 2002. Vol. 45(1). P. 28–36. doi: 10.1007/BF03030429

Ksouri R., Megdiche W., Debez A., Falleh H., Grignon C., Abdelly C. Salinity effects on polyphenol content and antioxidant activities in leaves of the halophyte Cakile maritime. Plant Physiology and Biochemistry. 2007. Vol. 45(3). P. 244–249. doi: 10.1016/j.plaphy.2007.02.001

Abdallah S. B., Rabhi M., Harbaoui F., Zarkalai F., Lachaal M., Karray-Bouraoui N. Distribution of phenolic compounds and antioxidant activity between young and old leaves of Carthamus tinctorius L. and their induction by salt stress. Acta Physiologia Plantarum. 2013. Vol. 35(4). P. 1161–1169. doi: 10.1007/s11738-012-1155-z