2-Aminooxyisobutyric acid ức chế hoạt động trong ống nghiệm của cả 1-Aminocyclopropane-1-carboxylate (ACC) synthase và ACC oxidase trong con đường tổng hợp ethylene và kéo dài tuổi thọ của hoa cắt cành cẩm chướng

Journal of Plant Biology - Tập 57 - Trang 218-224 - 2014
Yusuke Kosugi1, Asami Matsuoka1, Akane Higashi2, Noriko Toyohara3, Shigeru Satoh4,5
1Faculty of Agriculture, Kagawa University, Miki-cho, Kagawa, Japan
2Chrysal Japan Limited, Tondabayashi, Japan
3Research Institute of Environment, Agriculture and Fisheries, Osaka Prefecture, Habikino, Japan
4Graduate School of Life and Environmental Sciences, Kyoto Prefectural University, Kyoto, Japan
5Kyoto Prefectural Institute of Agricultural Biotechnology, Seika-cho, Kyoto, Japan

Tóm tắt

2-Aminooxyisobutyric acid (AOIB) có một cấu trúc phần của axit aminooxyacetic (AOA) trong toàn bộ cấu trúc của nó, và giống như 2-aminoisobutyric acid (AIB) trong các cấu trúc tứ diện của chúng. Cả AOA và AIB đều là các chất ức chế sự tổng hợp ethylene; AOA ức chế hoạt động của enzyme 1-aminocyclopropane-1-carboxylate (ACC) synthase và AIB ức chế ACC oxidase. Nghiên cứu hiện tại cho thấy AOIB đã ức chế các hoạt động trong ống nghiệm của cả ACC synthase và ACC oxidase, những enzyme này được tổng hợp heterologously trong tế bào E. coli từ cDNA tương ứng của cẩm chướng, và mức độ ức chế tương tự như những gì mà AOA và AIB gây ra; AOIB và AOA ở nồng độ 0,1 mM ức chế hoạt động của ACC synthase lên 75%, và AOIB cùng AIB ở nồng độ 10 mM ức chế hoạt động của ACC oxidase lần lượt lên 16,3% và 22,5%. AOIB ở nồng độ 1 mM đã gây ra 91,5% giảm tỷ lệ sản xuất ethylene tối đa so với nhóm đối chứng ở hoa cẩm chướng 'Excerea' đang trải qua quá trình lão hóa, do đó kéo dài tuổi thọ của hoa trong bình từ 3 ngày ở hoa đối chứng thành 7 ngày. Sự ức chế bởi AOIB có thể được gây ra bởi hoạt động tương tự như AOA, nhưng không giống như AIB. AOIB cũng kéo dài đáng kể tuổi thọ của hoa cầm cành 'Pax', và có xu hướng làm như vậy ở hoa cầm cành 'Primero Mango'. Các phát hiện hiện tại gợi ý về tiềm năng của AOIB như một chất bảo quản mới cho cẩm chướng và các loài thực vật trang trí khác mà ethylene đóng một vai trò quan trọng trong việc kích thích quá trình lão hóa.

Từ khóa


Tài liệu tham khảo

Abeles FB, Morgan PW, Saltveit ME, (1992) Ethylene in Plant Biology, 2nd edn. New York, Academic Press. Altman SA, Solomos T (1995) Differential respiratory and morphological responses of carnation pulsed or continuously treated with silver thiosulfate. Postharvest Biol Technol 5:331–343 Baker JE, Wang CY, Lieberman M, Hardenburg R (1977) Delayed senescence in carnations by a rhizobitoxine analog and sodium benzoate. HortScience 12:38–39 Bradford MM (1976) A rapid and sensitive method for the quantitation of microgram quantities of protein utilizing the principle of protein-dye binding. Anal Biochem 72:248–254 Bartoli CG, Simontacchi M, Montaldi E, Puntarulo S (1996) Oxidative stress, antioxidant capacity and ethylene production during aging of cut carnation (Dianthus caryophyllus) petals. J Exp Bot 47:596–601 Broun R, Mayak S (1981) Aminooxyacetic acid as an inhibitor of ethylene synthesis and senescence in carnation flowers. Sci Hort 15:277–282 Fujino DW, Reid MS, Yang SF (1980) Effects of aminooxyacetic acid on post-harvest characteristics of canration. Acta Hort 113:59–64 Harada T, Murakoshi Y, Torii Y, Tanase K, Onozaki T, Morita S, Masumura T, Satoh S (2011) Analysis of genomic DNA of DcACS1, a 1-aminocyclopropane-1-carboxylate synthase gene, expressed in senescing petals of carnation (Dianthus caryophyllus) and its orthologous genes in D. superbus var. longicalycinus. Plant Cell Rep 30:519–527 Harada T, Torii Y, Morita S, Masumura T, Satoh S (2010) Differential expression of genes identified by suppression subtractive hybridization in petals of opening carnation flowers. J Exp Bot 61:2345–2354 Kosugi Y, Oyamada N, Satoh S, Yoshioka T, Onodera E, Yamada Y (1997) Inhibition by 1-aminocyclobutane-1-carboxylate of the activity of 1-aminocyclopropane-1-carboxylate oxidase obtained from senescing petals of carnation (Dianthus caryophyllus L.) flowers. Plant Cell Physiol 38:312–318 Kosugi Y, Shibuya K, Tsuruno N, Iwazaki Y, Mochizuki A, Yoshioka T, Hashiba T, Satoh S (2000) Expression of genes responsible for ethylene production and wilting are differently regulated in carnation (Dianthus caryophyllus L.) petals. Plant Sci 158:139–145 Lizada MCC, Yang SF (1979) A simple and sensitive assay for laminocyclopropane-1-carboxylic acid. Anal Biochem 100:142–147 Midoh N, Saijou Y, Matsumoto K, Iwata M (1996) Effects of 1,1- dimethyl-4-(phenylsulfonyl)semicarbazide (DPSS) on carnation flower longevity. Plant Growth Regul 20:195–199 Morita S, Torii Y, Harada T, Kawarada M, Onodera R, Satoh S (2011) Cloning and characterization of a cDNA encoding sucrose synthase associated with flower opening through early senescence in carnation (Dianthus caryophyllus L.). J Japan Soc Hort Sci 80:358–364 Nichols R (1977) Site of ethylene production in the pollinated and unpollinated senscing carnation (Dianthus caryophyllus) inflorescence. Planta 135:155–159 Nijenhuis-de Vries M, Woltering EJ, De Vrije T (1994) Partial characterization of carnation petal 1-aminocyclopropane-lcarboxylate oxidase. J Plant Physiol 144:549–554 Onozaki T, Yamaguchi T (1992) Effect of a-aminoisobutyric acid (AIB) application on the prolongation of the vase life of cut carnation (Dianthus caryophyllus) flowers. Bull Natl Res Instit Veg Orn Plants Tea Series A No. 5:69–79 Reid MS, Paul JL, Farhoomand MB, Kofranek AM, Staby GL (1980) Pulse treatment with silver thiosulfate complex extend the vase life of cut carnations. J Amer Soc Hort Sci 105:25–27 Satoh S, Esashi Y (1980) a-Aminoisobutyric acid: A probable competitive inhibitor of conversion of 1-aminocyclopropane-1- carboxylic acid to ethylene. Plant Cell Physiol 21:939–949 Satoh S, Esashi Y (1983) a-Aminoisobutyric acid, propyl gallate and cobalt ion and the mode of inhibition of ethylene production by cotyledonary segments of cocklebur seeds. Physiol Plant 57:521–526 Satoh S, Suetome N, Namura S, Kuwabara H (2008) Prolonged vase life of Dianthus superbus by 2-aminoisobutyric acid and cispropenylboric acid. Floric Ornam Biotech 2:5–8 Satoh S, Yoshioka T, Kosugi Y (1995) Characteristics of 1- aminocyclopropane-1-carboxylate synthase isolated from senescing carnation flower petals. Acta Hort 394:297–304 Serrano M, Romojar F, Casas JL, Del Rio JA, Acosta M (1990) Action and mechanism of a-aminoisobutyric acid as a retardant of cut carnation senescence. Sci Hort 44:127–134 Sisler EC, Dupille E, Serek M (1996) Effects of 1-methylcyclopropane and methylenecyclopropane on ethylene binding and ethylene action on cut carantions. In, Smith AR, Moshkov IE, Novikova GV, Hall MA edrs. ‘Plant Hormone Signal Perception and Transduction’, pp 127–134, Kluwer Academic Publishers, Amsetrdam. ten Have A, Woltering EJ (1997) Ethylene biosynthetic genes are differentially expressed during carnation (Dianthus caryophyllus L.) flower senescence. Plant Mol Biol 34:89–97 Veen H (1979) Effects of silver on ethylene synthesis and action on cut carnations. Planta 145:467–470 Wawrzynczak A, Goszyczynska DM (2003) Effects of ethylene inhibitors on longevity of carnations (Dianthus caryophyllus L.) and ethylene production by flowers. J Fruit Orn Plant Res 11:89–98 Woodson WR, Park KY, Drory A, Larsen PB, Wang H (1992) Expression of ethylene biosynthesis pathway transcripts in senescing carnation flowers. Plant Physiol 99:526–532 Yang SF, Hoffman NE (1984) Ethylene biosynthesis and its regulation in higher plants. Ann Rev Plant Physiol 35:155–189 Yangkhamman P, Fukai S, Ichimura K (2005) Ethylene production and vase life of cut carnation flowers under high temperature conditions. J Japan Soc Hort Sci 74:337–341 Yu YB, Adams DO, Yang SF (1979) 1-Aminocyclopropane-1- carboxylate synthase, a key enzyme in ethylene biosynthesis. Arch Biochem Biophys 198:280–286