Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Nuôi cấy Thân Đỉnh để Tăng Cường Các Chất Hữu Cơ trong Dịch Chất đến Quá Trình Chuyển Hóa Sucrose và Glutamine trong Lúa Mạch
Tóm tắt
Nuôi cấy thân đỉnh cung cấp một phương pháp thay thế để điều chỉnh dịch chất tế bào trong sự chuyển hóa carbon và nitơ của hạt lúa mì trong điều kiện gần giống như in vivo. Sử dụng kỹ thuật này, vai trò của sucrose và glutamine trong dòng vận chuyển liên quan đến chuyển hóa sucrose, đồng hóa amoniac và hoạt động aminotransferase đã được đánh giá nhằm hướng tới việc tích lũy tinh bột và protein ở hai kiểu gen lúa mì PBW 343 (năng suất thấp) và PBW 621 (năng suất cao). Tại giai đoạn nửa chín, các nhánh đã tách ra được nuôi cấy trong môi trường lỏng hoàn chỉnh chứa nồng độ glutamine và sucrose khác nhau trong bảy ngày trong các năm 2012–13 và 2013–14. Việc tăng nồng độ glutamine từ 17 đến 25 mM trong môi trường nuôi cấy có 117 mM sucrose đã làm tăng hoạt động của nitrate reductase, glutamate synthase, glutamate oxaloacetate transaminase (GOT) và glutamate pyruvate transaminase (GPT) sau 4 ngày nuôi cấy (DAC) tương ứng với một sự gia tăng trong hàm lượng protein hòa tan. Tuy nhiên, tại 7 DAC, hàm lượng protein hòa tan giảm trong khi tích lũy tinh bột tăng, cho thấy, do đó, một tác động bù trừ lên chuyển hóa carbon và nitơ. Rõ ràng, hoạt động của sucrose synthase, invertase acid và trung tính hòa tan giảm đáng kể. Tăng nồng độ sucrose từ 117 đến 125mM dẫn đến một sự gia tăng trong việc chuyển đổi đường thành tinh bột trong hạt nhưng hàm lượng protein giảm. PBW621 cho thấy hàm lượng protein cao hơn do có hoạt động cao hơn của GOT, GPT tại 4 DAC, điều này sau đó làm tăng khung carbon của protein để tổng hợp tinh bột tại 7 DAC. Quá trình lấp đầy hạt liên quan đến lượng đường hòa tan/tinh bột có mối tương quan mạnh mẽ với hoạt động của invertase, trong khi protein liên quan đến aminotransferase.
Từ khóa
#nuôi cấy tế bào #lúa mì #sucrose #glutamine #chuyển hóa #hoạt động enzymTài liệu tham khảo
Allen, D.K., Young, J.D. 2013. Carbon and nitrogen provisions alter the metabolic flux in developing soybean embryos. Plant Physiol. 161:1458–1475.
Anjana, S.U., Iqbal, M., Abrol, Y.P. 2007. Are nitrate concentrations in leafy vegetables within safe limits? Curr. Sci. 92:355–360.
Asthir, B., Bhatia, S. 2014. In vivo studies on artificial induction of thermotolerance to detached panicles of wheat (Triticum aestivum L.) cultivars under heat stress. J. Food Sci. Technol. 51:118–123.
Balotf, S., Niazi, A., Kavoosi, G., Ramezani, A. 2012. Differential expression of nitrate reductase in response to potassium and sodium nitrate: Realtime PCR analysis. Aust. J. Crop Sci. 6:130–134.
Barlow, C.W.R., Donovan, G.R., Lee, J.W. 1983. Water relations and composition of wheat ears grown in liquid culture: Effect of carbon and nitrogen. Aust. J. Plant Physiol. 10:99–108.
Dubois, M.K., Gilles Hamilton, J.K., Rebers, P.A., Smith, F. 1951. A colorimetric method for the determination of sugar. Nature 168:167.
Hawkesford, M.J. 2014. Reducing the reliance on nitrogen fertilizer for wheat production. J. Cereal Sci. 59:276–283.
Hodges, M. 2002. Enzyme redundancy and the importance of 2-oxoglutarate in plant ammonium assimilation. J. Exp. Bot. 53:905–916.
Ibrahim, M.H., Jaafar, H.Z.E., Rahmat, A., Rahman, Z.A. 2011. Effects of nitrogen fertilization on synthesis of primary and secondary metabolites in three varities of kacip Fatimah (Labisia pumila Blume). Int. J. Mol. Sci. 12:5238–5254.
Jaworski, E.G. 1971. Nitrate reductase in intact plant tissue. Biochem. Biophys. Res. Commun. 43:1274–1279.
Jiang, D., Cao, W.X., Dai, T.B., Jing, Q. 2003. Activities of key enzymes for starch synthesis in relation to growth of superior and inferior grains on winter wheat (Triticum aestivum L.) spike. Plant Growth Regul. 41:247–257.
Khan, H.Z., Malik, M.A., Saleem, M.F. 2008. Effect of rate and source of organic material on the production potential of spring maize (Zea mays L.). Pak. J. Agric. Sci. 45:40–43.
Koch, K. 2004. Sucrose metabolism: regulatory mechanisms and pivotal roles in sugar sensing and plant development. Curr. Opin. Plant Biol. 7:235–246.
Lancien, M., Martin, M., Hsieh, M-H., Leustek, T., Goodman, H., Coruzzi, G.M. 2002. Arabidopsis glt1-T mutant defines a role for NADH-GOGAT in the non-photorespiratory ammonium assimilatory pathway. Plant J. 29:347–358.
Lea, D.J., Robinson, S.A., Steward, G.R. 1990. The enzymology and metabolism of glutamine, glutamate and asparagines. In: Miflin, B.J., Lea, P.J. (eds), The Biochemistry of Plants, Vol. 16. Academics Press, New York, USA, pp. 121–159.
Lee, Y.P., Takahashi, T. 1966. An improved colorimetric determination of amino acid with the use of ninhydrin. Anal. Biochem. 14:71–77.
Lin, C.C., Kao, C.H. 2001. Regulation of ammonium-induced proline accumulation in detached rice leaves. Plant Growth Regul. 35:69–74.
Lowry, O.H., Rosenbrough, N.J., Farr, A.L., Randall, R.J. 1951. Protein measurement with folin phenol reagent. J. Biol. Chem. 193:265–275.
Luo, J., Sun, S., Jia, L., Chen, W., Shen, Q. 2006. The mechanism of nitrate accumulation in pakchoi [Brassica campestris L.ssp. Chinensis (L.)]. Plant Soil 282:291–300.
Masclaux-Daubresse, C., Daniel-Vedel, F., Dechorgnat, J., Chardon, F., Gaufichon, L. 2010. Nitrogen uptake, assimilation and remobilization in plants: challenges for sustainable and productive agriculture. Ann. Bot. 105:1141–1157.
McKenzie, H.A., Wallace, H.S. 1954. The Kjeldahl determination of nitrogen. Aus. J. Chem. 17:55–59.
Mohanty, B., Fletcher, J.S. 1980. Ammonium influence on nitrogen assimilatory enzymes and protein accumulation in suspension cultures of pearl scarlet rose. Physiol. Plant 48:453–459.
Morell, M., Copeland, L. 1985. Sucrose synthase of soybean nodules. Plant Physiol. 78:149–154.
Morozkina, E.V., Zvyagilskaya, R.A. 2007. Nitrate reductases: structure, functions and effect of stress factors. Biochem. 72:1151–1160.
Ozturk, E., Kavurmaci, Z., Kara, K., Polat, T. 2010. The effects of different nitrogen and phosphorus rates on some quality traits of potato. Pot. Res. 53:309–312.
Parween, T., Jan, S., Mahmooduzzafar Fatma, T. 2011. Alteration in nitrogen metabolism and plant growth during different developmental stages of green gram (Vigna radiate L.) in response to chlorpyrifos. Acta Physiol. Plant 33:2321–2328.
Paul, M.J., Foyer, C.H. 2001. Sink regulation of photosynthesis. J. Exp. Bot. 52:1383–1400.
Paul, M.J., Pellny, T.K. 2003. Carbon metabolite feedback regulation of leaf photosynthesis and development. J. Exp. Bot. 54:539–547.
Rosales, E.P.M.F., Iannone, M., Groppa, D.M., Benavides, P. 2011. Nitric oxide inhibits nitrate reductase activity in wheat leaves. Plant Physiol. Biochem. 49:124–130.
Singh, R., Perez, C.M., Pascual, C.G., Juliano, B.O. 1978. Grain size, sucrose level and starch accumulation in developing rice grain. Phytochem. 17:1869–1874.
Singh, R., Asthir, B. 1988. Import of sucrose and its transformation to starch in the developing sorghum caryopsis. Physiol. Plant 74:58–65.
Singh, R., Aggarwal, A., Bhullar, S.S., Goyal, J. 1990. Import of sucrose and its partitioning in the synthesis of galactomannan and raffinose-oligosaccharides in the developing guar (Cyamopsis tetragonolobus) seed. J. Exp. Bot. 41:101–110.
Stommel, J.R. 1992. Enzymic components of sucrose accumulation in the wild tomato species Lycopersicon peruvianum. Plant Physiol. 99:324–328.
Tonhazy, N.E. 1960a. Glutamate-oxaloacetate-transaminase. In: Bergmeyer, H.U. (ed.), Methods of Enzyme Analysis. Akademie-Verlag, Berlin, Germany, pp. 665–698.
Tonhazy, N.E. 1960b. Glutamate-pyruvate-transaminase. In: Bergmeyer, H.U. (ed.), Methods of Enzyme Analysis. Akademie-Verlag, Berlin, Germany, pp. 727–731.
Yoshida, S., Forno, Cock, J., Gomez, K. 1976. Determination of sugar and starch in plant tissue. In: Yoshida, S. (ed.), Laboratory Manual for Physiological Studies of Rice. The International Rice Research Institute, Los Banos, The Philippines, pp. 46–49.
Zhou, Q., Jiang, D., Dai, T., Jing, Q., Cao, W. 2006. Regulation of starch and protein synthesis in wheat grains by feeding sucrose and glutamine to detached ears cultured in vitro. Plant Growth Regul. 48:247–259.