Изучение активности некоторых антиоксидантных ферментов 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 характеристик нетрансгенных и трансгенных растений Nicotiana tabacum, выращенных на почве с повышенной концентрацией солей тяжелых металлов. Трансгенные растения несли в своем геноме бактериальный ген acdS, кодирующий 1-аминоциклопропан-1-карбоксилатдезаминазу (АЦК-дезаминазу). Обработка почвы солями меди(II), хрома(VI) и свинца(II) в повышенных концентрациях способствовала индукции экспрессии гена acdS и увеличению активности АЦК-дезаминазы в трансгенных растениях. Показано, что при выращивании растений в условиях абиотического стресса возрастала активность супероксиддисмутазы, каталазы, полифенолоксидазы и аскорбатоксидазы, а также интенсивность процессов пероксидазного окисления.

Биографии авторов

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

старший преподаватель кафедры биохимии биологического факультета

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 фа­ культета

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. 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.
  6. Glick BR. Modulation of plant ethylene levels by the bacterial enzyme ACC deaminase. FEMS Microbiology Letters. 2005; 251(1):1–7. DOI: 10.1016/j.femsle.2005.07.030.
  7. 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.
  8. 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.
  9. 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.
  10. Soffan A, Alghamdi SS, Aldawood AS. Peroxidase and polyphenol oxidase activity in moderate resistant and susceptible Vicia faba induced by Aphis craccivora (Hemiptera: Aphididae) infestation. Journal of Insect Science. 2014;14(1):285. DOI: 10.1093/jisesa/ ieu147.
  11. Korolyuk MA, Ivanova LI, Maiorova IG, Tokarev VE. Method for determining catalase activity. Laboratornoe delo. 1988;1:16–19. Russian. EDN: SICXEJ.
  12. Kostyuk VA, Potapovich AI, Kovaleva ZhV. A simple, sensitive assay for determination of superoxide dismutase activity based on reaction of quercetin oxidation. Voprosy meditsinskoi khimii. 1990;36(2):88–91. Russian. EDN: SCXIZD.
  13. 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 [Internet]. 2013 [cited 2024 May 17];6(supplement 4):68–71. Available from: https://journals.innovareacademics.in/index.php/ajpcr/article/view/393.
  14. Rutkevich DA, Karaleva KS, Khramtsova EA. The influence of bacteria acdS-gene of Pseudomonas putida B-37 on Nicotiana tabacum transgenic plants under abiotic stress conditions. Journal of the Belarusian State University. Biology. 2020;1:39–46. Russian. DOI: 10.33581/2521-1722-2020-1-39-46.
  15. Pristupa KV, Kukulianskaya TA, Khramtsova EA. 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.
  16. Приступа КВ, Королева ЕС, Кукулянская ТА, Руткевич ДА. Оценка состояния антиоксидантной системы трансгенных растений Nicotiana tabacum в условиях абиотического стресса. В: Биотехнология в растениеводстве, животноводстве и сельскохозяйственной микробиологии. Сборник тезисов докладов 19-й Всероссийской конференции молодых ученых, посвященной памяти академика РАСХН Георгия Сергеевича Муромцева; 15–16 апреля 2019 г.; Москва, Россия. Москва: Всероссийский научно-исследовательский институт сельскохозяйственной биотехнологии; 2019. с. 55–56. EDN: JJDFRO.
  17. Pristupa KV, Kukulianskaya TA, Khramtsova EA. Study of the ascorbate-glutathione cycle in transgenic plants Nicotiana tabacum under abiotic stress conditions. Journal of the Belarusian State University. Biology. 2021;2:11–18. Russian. DOI: 10.33581/2521- 1722-2021-2-11-18.
  18. 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. 2013;32(2):245–258. DOI: 10.1007/s00344-012-9292-6.
Опубликован
2024-10-22
Ключевые слова: антиоксидантная система, каталаза, оксидазы, ферментативные антиоксиданты, ген acdS, Nico­ tiana tabacum
Как цитировать
Приступа, К. В., Кукулянская, Т. А., & Храмцова, Е. А. (2024). Изучение активности некоторых антиоксидантных ферментов в трансгенных растениях Nicotiana tabacum, выращенных в условиях абиотического стресса. Экспериментальная биология и биотехнология, 3, 22-29. Доступно по https://journals.bsu.by/index.php/biology/article/view/6494