Изучение состояния компонентов аскорбат-глутатионового цикла 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
DOI: https://doi.org/10.33581/2521-1722-2021-2-11-18

Аннотация

Проведен сравнительный анализ биохимических характеристик компонентов аскорбат-глутатионового цикла 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 повышенных концентрациях способствовала индукции экспрессии acdS-гена и увеличению активности АЦК-дезаминазы в трансгенных растениях. Также показано, что в условиях абиотического стресса у исследуемых растений возрастало содержание аскорбиновой кислоты, глутатиона, аскорбатпероксидазы, глутатионпероксидазы и глутатионредуктазы.

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.
  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. Viazau YV, Kozel NV, Domanskii VP, Shalygo NV. Activity of ascorbate-glutathione cycle in cucumber plants (Cucumis sativus) under led lighting. Vesci Nacyjanal’naj akadjemii navuk Belarusi. Seryja bijalagichnyh navuk. 2014;1:78–83. Russian.
  6. 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.
  7. 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.
  8. 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.
  9. Young-Pyo Lee, Sun-Hyung Kim, Jae-Wook Bang, Haeng-Soon Lee, Sang-Soo Kwak, Suk-Yoon Kwon. 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.
  10. 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.
  11. Melnikava AA, Khramtsova AA, Karaleva KS, Rutkevich DA, Kukulianskaya TA. Expression analysis of acdS-gene of Pseudo monas 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.
  12. 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/S0176- 1617(11)80090-8.
  13. Sahoo S, Awasthi JP, Sunkar R, Panda SK. Determining glutathione levels in plants. In: Sunkar R, editor. Plant stress tolerance. Methods and protocols. 2nd edition. New York: Humana Press; 2017. p. 273–277. (Methods in molecular biology; volume 1631). DOI: 10.1007/978-1-4939-7136-7_16.
  14. Verma S, Dubey RS. Lead toxicity induces lipid peroxidation and alters the activities of antioxidant enzymes in growing rice plants. Plant Science. 2003;164(4):645–655. DOI: 10.1016/S0168-9452(03)00022-0.
  15. Starlin T, Gopalakrishnan VK. Enzymatic and non-enzymatic antioxidant properties of Tylophora pauciflora Wight and Arn. – an in vitro study. Asian Journal of Pharmaceutical and Clinical Research. 2013;6(suppl. 4):68–71.
  16. Kiran BR, Prasad MNV. Defense manifestations of enzymatic and non-enzymatic antioxidants in Ricinus communis L. exposed to lead in hydroponics. The EuroBiotech Journal. 2019;3(3):117–127. DOI: 10.2478/ebtj-2019-0014.
  17. Semak IV, Zyryanova ТN, Gubich ОI. Biokhimiya belkov [Biochemistry of proteins]. Minsk: Belarusian State University; 2007. 49 p. Russian.
  18. 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 XIX 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. Collection of abstracts of the 19th All-Russian conference of young scientists dedicated to the memory of the Russian Academy of Agricultural Sciences academician Georgy S. Muromtsev; 2019 April 15–16; Moscow, Russia]. Moscow: All-Russia Research Institute of Agricultural Biotechnology; 2019. p. 55–56. Russian.
  19. Pristupa KV, Kukulianskaya TA, Khramtsova EА. Analysis of the low-molecular weight antioxidants of transgenic plants Nicotiana tabacum under abiotic stress conditions. Journal of the Belarusian State University. Biology. 2020;1:20–26. Russian. DOI: 10.33581/2521-1722-2020-1-20-26.
  20. Gururani MA, Upadhyaya CP, Baskar V, Venkatesh J, Nookaraju A, Park SW. Plant growth-promoting rhizobacteria enhance abiotic stress tolerance in Solanum tuberosum through inducing changes in the expression of ROS-scavenging enzymes and improved photosynthetic performance. Journal of Plant Growth Regulation. 2012;32(2):245–258. DOI: 10.1007/s00344-012-9292-6.
Опубликован
2021-06-23
Ключевые слова: антиоксидантная система, аскорбат глутатионовый цикл, acdS-ген, Nicotiana tabacum
Как цитировать
Приступа, К. В., Кукулянская, Т. А., & Храмцова, Е. А. (2021). Изучение состояния компонентов аскорбат-глутатионового цикла в трансгенных растениях Nicotiana tabacum, выращенных в условиях абиотического стресса. Экспериментальная биология и биотехнология, 2, 11-18. https://doi.org/10.33581/2521-1722-2021-2-11-18
Выпуск
№ 2 (2021): Журнал Белорусского государственного университета. Биология
Раздел
Клеточная биология и физиология

Copyright (c) 2021 Журнал Белорусского государственного университета. Биология

Лицензия Creative Commons

Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial» («Атрибуция — Некоммерческое использование») 4.0 Всемирная.

Авторы, публикующиеся в данном журнале, соглашаются со следующим:

  1. Авторы сохраняют за собой авторские права на работу и предоставляют журналу право первой публикации работы на условиях лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial. 4.0 International (CC BY-NC 4.0).
  2. Авторы сохраняют право заключать отдельные контрактные договоренности, касающиеся неэксклюзивного распространения версии работы в опубликованном здесь виде (например, размещение ее в институтском хранилище, публикацию в книге) со ссылкой на ее оригинальную публикацию в этом журнале.
  3. Авторы имеют право размещать их работу в интернете (например, в институтском хранилище или на персональном сайте) до и во время процесса рассмотрения ее данным журналом, так как это может привести к продуктивному обсуждению и большему количеству ссылок на данную работу. (См. The Effect of Open Access).