Анализ содержания фенольных антиоксидантов и аскорбиновой кислоты в трансгенных растениях Nicotiana tabacum, выращенных в условиях абиотического стресса

  • Кристина Владимировна Приступа Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Беларусь https://orcid.org/0000-0003-1977-4949
  • Татьяна Александровна Кукулянская Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Беларусь
  • Елена Аркадьевна Храмцова Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Беларусь

Аннотация

Проведен сравнительный анализ ряда биохимических показателей нетрансгенных и трансгенных растений Nicotiana tabacum, выращенных в почве с повышенной концентрацией солей тяжелых металлов. Трансгенные растения несли в своем геноме бактериальный acdS-ген, кодирующий фермент 1-аминоциклопропан-1-карбоксилатдезаминазу (АЦК-дезаминазу). Обработка почвы ионами меди, хрома и свинца в концентрациях, превышающих предельно допустимые, способствовала индукции экспрессии acdS-гена и увеличению активности АЦК-дезаминазы в трансгенных растениях. Также показано, что в условиях абиотического стресса у исследуемых образцов возрастало содержание фенольных соединений (в частности, флавоноидов) и аскорбиновой кислоты, повышалась общая антиоксидантная активность.

Биографии авторов

Кристина Владимировна Приступа , Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Беларусь

аспирантка кафедры биохимии биологического факультета. Научный руководитель – Т. А. Кукулянская

Татьяна Александровна Кукулянская , Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Беларусь

кандидат биологических наук, доцент; доцент кафедры биохимии биологического факультета

Елена Аркадьевна Храмцова , Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Беларусь

кандидат биологических наук, доцент; доцент кафедры генетики биологического факультета

Литература

  1. Glick BR. Bacterial ACC deaminase and the alleviation of plant stress. Advances in Applied Microbiology. 2004;56:291–312. DOI: 10.1016/S0065-2164(04)56009-4.
  2. Grichko VP, Glick BR. Amelioration of flooding stress by ACC deaminase containing plant growth promoting bacteria. Plant Physiology and Biochemistry. 2001;39(1):11–17. DOI: 10.1016/S0981-9428(00)01212-2.
  3. Matés JM. Effects of antioxidant enzymes in the molecular control of reactive oxygen species toxicology. Toxicology. 2000; 153(1–3):83–104. DOI: 10.1016/S0300-483X(00)00306-1.
  4. Ahmad P, Sarwat M, Sharma S. Reactive oxygen species, antioxidants and signaling in plants. Journal of Plant Biology. 2008; 51(3):167–173. DOI: 10.1007/BF03030694.
  5. Hontzeas N, Hontzeas CE, Glick BR. Reaction mechanisms of the bacterial enzyme 1-aminocyclopropane-1-carboxylate deaminase. Biotechnology Advances. 2006;24(4):420 – 426. DOI: 10.1016/j.biotechadv.2006.01.006.
  6. Grichko VP, Filby B, Glick BR. Increased ability of transgenic plants expressing the bacterial enzyme ACC deaminase to accumulate Cd, Co, Cu, Ni, Pb and Zn. Journal of Biotechnology. 2000;81(1):45–53. DOI: 10.1016/S0168-1656(00)00270-4.
  7. Sergeeva E, Shah S, Glick BR. Growth of transgenic canola (Brassica napus cv. Westar) expressing a bacterial 1-aminocyclopropane-1-carboxylate (ACC) deaminase gene on high concentrations of salt. World Journal of Microbiology and Biotechnology. 2006; 22(3):277–282. DOI: 10.1007/s11274-005-9032-1.
  8. Lee Y-P, Kim S-H, Bang J-W, Lee H-S, Kwak S-S, Kwon S-Y. Enhanced tolerance to oxidative stress in transgenic tobacco plants expressing three antioxidant enzymes in chloroplasts. Plant Cell Reports. 2007;26(5):591–598. DOI: 10.1007/s00299-006-0253-z.
  9. Vurukonda SSKP, Vardharajula S, Shrivastava M, SkZ A. Enhancement of drought stress tolerance in crops by plant growth promoting rhizobacteria. Microbiological Research. 2016;184:13–24. DOI: 10.1016/j.micres.2015.12.003.
  10. Melnikava AA, Khramtsova AA, Karaleva KS, Rutkevich DA, Kukulianskaya TA. Expression analysis of acdS-gene of Pseudomonas putida B-37 in transgenic plants Nicotiana tabacum. Journal of the Belarusian State University. Biology. 2019;1:45–53. Russian. DOI: 10.33581/2521-1722-2019-1-45-53.
  11. Dávalos A, Gómez-Cordovés C, Bartolomé B. Extending applicability of the oxygen radical absorbance capacity (ORAC-fluorescein) assay. Journal of Agricultural and Food Chemistry. 2004;52(1):48 –54.
  12. Ainsworth EA, Gillespie KM. Estimation of total phenolic content and other oxidation substrates in plant tissues using Folin – Ciocalteu reagent. Nature Protocols. 2007;2(4):875–877. DOI: 10.1038/nprot.2007.102.
  13. Quettier-Deleu C, Gressier B, Vasseur J, Dine T, Brunet C, Luyckx M, et al. Phenolic compounds and antioxidant activities of buckwheat (Fagopyrum esculentum Moench) hulls and flour. Journal of Ethnopharmacology. 2000;72(1–2):35– 42. DOI: 10.1016/ S0378-8741(00)00196-3.
  14. Das N, Misra M, Misra AN. Sodium chloride salt stress induced metabolic changes in callus cultures of pearl millet (Pennisetum americanum L. Leeke): free solute accumulation. Journal of Plant Physiology. 1990;137(2):244 –246. DOI: 10.1016/S01761617(11)80090-8.
  15. Semak IV, Zyryanova ТN, Gubich ОI. Biokhimiya belkov [Biochemistry of proteins]. Minsk: Belarusian State University; 2007. 49 p. Russian.
  16. Pristupa KV, Karaleva KS, Kukulianskaya TA, Rutkevich DA. [Assessment status of the antioxidant system transgenic plants Nicotiana tabacum under abiotic stress]. In: Biotekhnologiya v rastenievodstve, zhivotnovodstve i sel’skokhozyaistvennoi mikrobiologii: sbornik tezisov dokladov 19-i Vserossiiskoi konferentsii molodykh uchenykh, posvyashchennoi pamyati akademika RASKhN Georgiya Sergeevicha Muromtseva; 15–16 aprelya 2019 g.; Moskva, Rossiya [Biotechnology in crop production, animal husbandry and agricultural microbiology: a collection of abstracts of the 19th All-Russian conference of young scientists dedicated to the memory of academician of the Russian Academy of Agricultural Sciences Georgy Sergeyevich Muromtsev; 2019 April 15–16; Moscow, Russia]. Moscow: All-Russia Research Institute of Agricultural Biotechnology; 2019. p. 55–56. Russian.
  17. Yordi EG, Pérez EM, Matos MJ, Villares EU. Antioxidant and pro-oxidant effects of polyphenolic compounds and structure-activity relationship evidence. In: Bouayed J, Bohn T, editors. Nutrition, well-being and health. Rijeka: InTech; 2012. p. 23– 48. DOI: 10.5772/29471.
  18. Cao G, Sofic E, Prior RL. Antioxidant and prooxidant behavior of flavonoids: structure-activity relationships. Free Radical Biology and Medicine. 1997;22(5):749 –760. DOI: 10.1016/s0891-5849(96)00351-6.
Опубликован
2020-02-18
Ключевые слова: антиоксидантная система, низкомолекулярные антиоксиданты, acdS-ген, Nicotiana tabacum
Как цитировать
Приступа , К. В., Кукулянская , Т. А., & Храмцова , Е. А. (2020). Анализ содержания фенольных антиоксидантов и аскорбиновой кислоты в трансгенных растениях Nicotiana tabacum, выращенных в условиях абиотического стресса. Журнал Белорусского государственного университета. Биология, 1, 20-26. https://doi.org/10.33581/2521-1722-2020-1-20-26