Влияние прайминга семян 5-аминолевулиновой кислотой на адаптацию фотосинтетического аппарата растений ячменя к почвенной засухе
Ключевые слова:
почвенная засуха, 5-аминолевулиновая кислота, прайминг семян, окислительный стресс, активные формы кислорода, фотосинтетический аппарат, ячменьАннотация
Показано, что прайминг семян 5-аминолевулиновой кислотой существенно влияет на адаптационные механизмы фотосинтетического аппарата листьев растений ячменя сорта Аванс при действии почвенной засухи. Предварительная обработка семян 5-аминолевулиновой кислотой в условиях стресса снижает накопление в листьях активных форм кислорода и оказывает стабилизирующее действие на пигментный аппарат, поддерживая высокое содержание β-каротина. Кроме того, прайминг семян 5-аминолевулиновой кислотой приводит к увеличению количества белка Lhca2 светособирающего комплекса фотосистемы I, но не оказывает существенного влияния на количество белков фотосистемы II как при засухе, так и при нормальном поливе, что может способствовать перераспределению энергии поглощенных квантов света в пользу фотосистемы I и является эффективным защитным механизмом, снижающим фотоповреждение фотосистемы II при окислительном стрессе. Предпосевная обработка семян 5-аминолевулиновой кислотой стабилизирует фотохимическую активность фотосистем листьев растений ячменя в условиях засухи, уменьшая при этом подавление регулируемой составляющей нефотохимического тушения флуоресценции хлорофилла как важного защитного механизма при стрессе.
Библиографические ссылки
Farooq M, Wahid A, Kobayashi N, Fujita D, Basra SMA. Plant drought stress: effects, mechanisms and management. Agronomy for Sustainable Development. 2009;29(1):185–212. DOI: 10.1051/agro:2008021.
Wang X, Gao Y, Wang Q, Chen M, Ye X, Li D, et al. 24-Epibrassinolide-alleviated drought stress damage influences antioxidant enzymes and autophagy changes in peach (Prunus persicae L.) leaves. Plant Physiology and Biochemistry. 2019;135:30–40. DOI: 10.1016/j.plaphy.2018.11.026.
Noctor G, Reichheld J-P, Foyer CH. ROS-related redox regulation and signaling in plants. Seminars in Cell & Developmental Biology. 2018;80:3–12. DOI: 10.1016/j.semcdb.2017.07.013.
Ashraf M, Harris PJC. Photosynthesis under stressful environments: an overview. Photosynthetica. 2013;51(2):163–190. DOI: 10.1007/s11099-013-0021-6.
Bartels D, Sunkar R. Drought and salt tolerance in plants. Critical Reviews in Plant Sciences. 2005;24(1):23–58. DOI: 10.1080/07352680590910410.
Chan Z, Shi H. Improved abiotic stress tolerance of bermudagrass by exogenous small molecules. Plant Signaling & Behavior. 2015;10(3):e991577. DOI: 10.4161/15592324.2014.991577.
Яронская ЕБ, Балута ТВ, Коляго ВМ, Шалыго НВ. Влияние 5-аминолевулиновой кислоты на рост растений ячменя и содержание пигментов. В: Зорина ТЕ, редактор. Молекулярные, мембранные и клеточные основы функционирования биосис¬ тем. Международная научная конференция, Шестой съезд Белорусского общественного объединения фотобиологов и биофизиков; 6–8 октября 2004 г.; Минск, Беларусь. Часть 1. Минск: Редакционно-издательский центр Академии управления при Президенте Республики Беларусь; 2004. с. 117–119.
Kuryanchyk TG, Kozel NV. Photosynthetic apparatus of barley plants treated with 5-aminolevulinic acid: mechanisms of adap¬ tation to drought. Experimental Biology and Biotechnology. 2022;3:26–38. Russian. DOI: 10.33581/2957-5060-2022-3-26-38.
Прищепчик ЮВ, Аверина НГ. Влияние биопрайминга семян льна 5-аминолевулиновой кислотой на энергию прорастания и всхожесть. В: Волотовский ИД, редактор. Молекулярные, мембранные и клеточные основы функционирования биосистем. Международная научная конференция, Двенадцатый съезд Белорусского общественного объединения фотобиологов и биофизиков; 28–30 июня 2016 г.; Минск, Беларусь. Часть 2. Минск: Издательский центр БГУ; 2016. с. 76–79.
Вязов ЕВ. Механизмы адаптации фотосинтетического аппарата и защитной системы растений огурца к свето¬ диодному излучению различного спектрального состава [диссертация]. Минск: [б. и.]; 2017. 157 с.
Crow JP. Dichlorodihydrofluorescein and dihydrorhodamine 123 are sensitive indicators of peroxynitrite in vitro: implications for intracellular measurement of reactive nitrogen and oxygen species. Nitric Oxide. 1997;1(2):145–157. DOI: 10.1006/niox.1996.0113.
Kozel NV, Shalygo NV. Barley leaf antioxidant system under photooxidative stress induced by Rose Bengal. Fiziologiya rastenii. 2009;56(3):351–358. EDN: KAVKHB.
Козел НВ. Фотоокислительные процессы, индуцированные в растениях ячменя и табака сенсибилизаторами ксантеновой природы [диссертация]. Минск: [б. и.]; 2009. 146 с.
Mohanty JG, Jaffe JS, Schulman ES, Raible DG. A highly sensitive fluorescent micro-assay of H2O2 release from activated human leukocytes using a dihydroxyphenoxazine derivative. Journal of Immunological Methods. 1997;202(2):133–141. DOI: 10.1016/ s0022-1759(96)00244-x.
Kaliaha TG, Kozel NV. The effect of soil drought on the content of photosynthetic pigments in barley plants of the Brovar va¬ riety. Journal of the Belarusian State University. Biology. 2020;3:46–53. Russian. DOI: 10.33581/2521-1722-2020-3-46-53.
Azarin K, Usatov A, Makarenko M, Kozel N, Kovalevich A, Dremuk I, et al. A point mutation in the photosystem I P700 chlorophyll a apoprotein A1 gene confers variegation in Helianthus annuus L. Plant Molecular Biology. 2020;103(4–5):373–389. DOI: 10.1007/s11103-020-00997-x.
Jansson S, Stefánsson H, Nyström U, Gustafsson P, Albertsson P-Å. Antenna protein composition of PS I and PS II in thylakoid sub-domains. Biochimica et Biophysica Acta (BBA) – Bioenergetics. 1997;1320(3):297–309. DOI: 10.1016/S0005-2728(97)00033-9.
Bradford MM. A rapid and sensitive method for the quantitation of microgram quantities of protein utilizing the principle of protein-dye binding. Analytical Biochemistry. 1976;72(1–2):248–254. DOI: 10.1006/abio.1976.9999.
Dual-PAM-100 measuring system for simultaneous assessment of P700 and chlorophyll fluorescence. Instrument description and instructions for users. 2nd edition. Effeltrich: Heinz Walz; 2009. 87 p.
Makarenko MS, Kozel NV, Usatov AV, Gorbachenko OF, Averina NG. A state of PS I and PS II photochemistry of sunflower yellow-green plastome mutant. Online Journal of Biological Sciences. 2016;16(4):193–196. DOI: 10.3844/ojbsci.2016.193.198.
Kramer DM, Johnson G, Kiirats O, Edwards GE. New fluorescence parameters for the determination of QA redox state and excitation energy fluxes. Photosynthesis Research. 2004;79(2):209–218. DOI: 10.1023/B:PRES.0000015391.99477.0d.
Klughammer C, Schreiber U. An improved method, using saturating light pulses, for the determination of photosystem I quantum yield via P700+-absorbance changes at 830 nm. Planta. 1994;192(2):261–268. DOI: 10.1007/BF01089043.
Busch F, Hüner NPA, Ensminger I. Biochemical constrains limit the potential of the photochemical reflectance index as a predictor of effective quantum efficiency of photosynthesis during the winter spring transition in jack pine seedlings. Functional Plant Biology. 2009;36(11):1016–1026. DOI: 10.1071/FP08043.
Latowski D, Kuczyńska P, Strzałka K. Xanthophyll cycle – a mechanism protecting plants against oxidative stress. Redox Report. 2011;16(2):78–90. DOI: 10.1179/174329211X13020951739938.
Загрузки
Дополнительные файлы
Опубликован
Выпуск
Раздел
Лицензия
Авторы, публикующиеся в данном журнале, соглашаются со следующим:
- 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).
- 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.
- 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).
