Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Phản ứng khác nhau của các giống yến mạch với sự thiếu hụt phosphate: tăng trưởng cây và hoạt động phosphatase axit
Tóm tắt
Nghiên cứu đã kh investigator tác động của việc thiếu phosphate đến sự phát triển và sự định vị cũng như hoạt động của phosphatase axit (APases) trong mô yến mạch. Các giống yến mạch (Avena sativa L.—Arab, Polar, Szakal) đã được trồng từ 1–3 tuần trong môi trường dinh dưỡng đầy đủ (+P) và không có phosphate (−P). Nồng độ pi trong mô thực vật giảm mạnh sau khi nuôi cấy trên môi trường −P. Thiếu pi đã giảm sự phát triển của chồi, kích thích độ dài của rễ và tăng tỷ lệ rễ/chồi ở tất cả các giống yến mạch. Thiếu pi có tác động lớn hơn đến sự phát triển của giống yến mạch Polar so với các giống khác. Sự giảm nồng độ pi nội bào dẫn đến việc gia tăng hoạt động của phosphatase axit trong các mẫu chiết xuất từ chồi và rễ, cũng như trong nước rễ. Hoạt động cao nhất của APases tiết ra được ghi nhận cho giống yến mạch Arab trong tuần thứ ba của sự phát triển dưới điều kiện thiếu pi. Hoạt động của APase ngoại bào cao trong các vùng rễ trẻ, đang phát triển của cây −P. Hình ảnh hoá học cho thấy hoạt động cao của APases trong biểu bì và mô mạch của cây −P. Thiếu pi tăng cường hoạt động APase nội bào trong chồi chủ yếu ở giống yến mạch Polar, trong khi hoạt động APase ở rễ cao nhất trong giống yến mạch Szakal. Các mẫu chiết xuất protein từ rễ và chồi đã được chạy trên PAGE gián đoạn tự nhiên để xác định isoform nào có thể bị ảnh hưởng bởi sự thiếu hụt pi. Ba isoform APase chính đã được phát hiện trong tất cả các cây yến mạch; một isoform đã được kích thích mạnh bởi sự thiếu hụt pi. Các giống yến mạch được nghiên cứu khác nhau về khả năng thích nghi với sự thiếu hụt phosphate - đã sử dụng các nguồn APases khác nhau để thu nhận pi từ các nguồn bên ngoài hoặc bên trong.
Từ khóa
#yến mạch #phosphate #phosphatase axit #tăng trưởng thực vật #thiếu hụt phosphateTài liệu tham khảo
Asmar F, Gahoonia TS, Nielsen NE (1995) Barley genotypes differ in activity of soluble extracellular phosphatase and depletion of organic phosphorus in the rhizosphere soil. Plant Soil 172:117–122
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
Ciereszko I, Kleczkowski LA (2005) Expression of several genes involved in sucrose/starch metabolism as affected by different strategies to induce phosphate deficiency in Arabidopsis. Acta Physiol Plant 27:147–155
Ciereszko I, Gniazdowska A, Mikulska M, Rychter AM (1996) Assimilate translocation in bean plants (Phaseolus vulgaris L.) during phosphate deficiency. J Plant Physiol 149:343–348
Ciereszko I, Janonis A, Kociakowska M (2002) Growth and metabolism of cucumber in phosphate-deficient conditions. J Plant Nutr 25:1115–1127
Ciereszko I, Johansson H, Kleczkowski LA (2005) Interactive effects of phosphate deficiency, sugar and light/dark conditions on gene expression of UDP-glucose pyrophosphorylase in Arabidopsis. J Plant Physiol 162:343–353
Ciereszko I, Szczygła A, Żebrowska E (2011a) Phosphate deficiency affects acid phosphatases activity and growth of two wheat varieties. J Plant Nutr 34:815–829
Ciereszko I, Żebrowska E, Ruminowicz M (2011b) Acid phosphatases and growth of barley (Hordeum vulgare L.) cultivars under diverse phosphorus nutrition. Acta Physiol Plant 33:2355–2368
Cordell D, Drangert J-O, White S (2009) The story of phosphorus: global food security and food for thought. Global Environ Change 19:292–305
Desnos T (2008) Root branching responses to phosphate and nitrate. Curr Opin Plant Biol 11:82–87
Duff SM, Sarath G, Plaxton WC (1994) The role of acid phosphatases in plant phosphorus metabolism. Physiol Plant 90:791–800
Fang Z, Shao C, Meng Y, Wu P, Chen M (2009) Phosphate signaling in Arabidopsis and Oryza sativa. Plant Sci 176:170–180
George TS, Gregory PJ, Hocking P, Richardson AE (2008) Variation in root-associated phosphatase activities in wheat contributes to the utilization of organic P substrates in vitro, but does not explain differences in the P-nutrition of plants when grown in soils. Environ Exp Bot 64:239–249
Gilbert GA, Knight JD, Vance CP, Allan DL (1999) Acid phosphatase activity in phosphorus-deficient white lupin roots. Plant Cell Environ 22:801–810
Guame A, Machler F, De Leon C, Narro L, Frossard E (2001) Low-P tolerance by maize (Zea mays L.) genotypes: significance of root growth, and organic acids and acid phosphatase root exudation. Plant Soil 228:253–264
Haran S, Logendra S, Seskar M, Bratanova M, Raskin I (2000) Characterization of Arabidopsis acid phosphatase promoter and regulation of acid phosphatase expression. Plant Physiol 124:615–626
Hunter DA, McManus MT (1999) Comparison of acid phosphatases in two genotypes of white clover with different responses to applied phosphate. J Plant Nutr 22:679–692
Lim JH, Chung IM, Ryu SS, Park MR, Yun SJ (2003) Differential responses of rice acid phosphatase activities and isoforms to phosphorus deprivation. J Bioch Mol Biol 36:597–602
Lin W-D, Liao Y-Y, Yang TJW, Pan C-Y, Buckhout TJ, Schmidt W (2011) Coexpression-based clustering of Arabidopsis root genes predicts functional modules in early phosphate deficiency signaling. Plant Physiol 155:1383–1402
Maleszewski S, Ciereszko I, Skowrońska A, Mieczejko E, Kozłowska-Szerenos B (2004) Changes induced by low oxygen concentration in photosynthetic and respiratory CO2 exchange in phosphate-deficient bean leaves. Biol Plant 48:401–405
Marschner H (1995) Mineral nutrition of higher plants. Academic Press, London
Ming F, Mi G, Zhang F, Zhu L (2002) Differential response of rice plants to low-phosphorus stress and its physiological adaptive mechanism. J Plant Nutr 25:1213–1224
Nilsson L, Muller R, Nielsen TH (2010) Dissecting the plant transcriptome and the regulatory responses to phosphate deprivation. Physiol Plant 139:129–143
Olczak M, Morawiecka B, Wątorek W (2003) Plant purple acid phosphatases: genes, structures and biological function. Acta Bioch Polon 50:1245–1256
Rychter AM, Rao IM (2005) Role of phosphorus in photosynthetic carbon metabolism. In: Pessarakli M (ed) Handbook of photosynthesis, 2nd edn. Marcel Dekker Inc, New York, pp 123–148
Schachtman DP, Reid RJ, Ayling SM (1998) Phosphorus uptake by plants:from soil to cell. Plant Physiol 116:447–453
Shane MW, Lambers H (2005) Cluster roots: a curiosity in context. Plant Soil 274:101–125
Shenoy VV, Kalagudi GM (2005) Enhancing plant phosphorus use efficiency for sustainable cropping. Biotech Adv 23:501–513
Svistoonoff S, Creff A, Reymond M, Sigoillot-Claude C, Ricaud L, Blanchet A, Nussaume L, Desnos T (2007) Root tip contact with low-phosphate media reprograms plant root architecture. Nature Genet 39:792–796
Tian J, Liao H, Wang XR, Yan XL (2003) Phosphorus starvation-induced expression of leaf acid phosphatase isoforms in soybean. Acta Bot Sinica 45:1037–1042
Tomscha JL, Trull MC, Deikman J, Lynch JP, Guiltinan MJ (2004) Phosphatase under-producer mutants have altered phosphorus relations. Plant Physiol 135:334–345
Tran HT, Hurley BA, Plaxton WC (2010) Feeding hungry plants: the role of purple acid phosphatases in phosphate nutrition. Plant Sci 179:14–27
Vance CP, Uhde-Stone C, Allan DL (2003) Phosphorus acquisition and use: critical adaptations by plants for securing a nonrenewable resource. New Phytol 157:423–447
Wasaki J, Kojima S, Maruyama H, Haase S, Osaki M, Kandeler E (2008) Localization of acid phosphatase activities in the roots of white lupin plants grown under phosphorus-deficient conditions. Soil Sci Plant Nutr 54:95–102
Wasaki J, Maruyama H, Tanaka M, Yamamura T, Dateki H, Shinamo T, Ito S, Osaki M (2009) Overexpression of LASAP2 gene for secretory acid phosphatase in white lupin improves the phosphorus uptake and growth of tobacco plants. Soil Sci Plant Nutr 55:107–113
Xiao K, Katagi H, Harrison M, Wang ZY (2006) Improved phosphorus acquisition and biomass production in Arabidopsis by transgenic expression of a purple acid phosphatase gene from M. truncatula. Plant Sci 170:191–202
Yan X, Liao H, Trull MC, Beebe SE, Lynch JP (2001) Induction of a major leaf acid phosphatase does not confer adaptation to low phosphorus availability in common bean. Plant Physiol 125:1901–1911
Yang XJ, Finnegan PM (2010) Regulation of phosphate starvation responses in higher plants. Ann Bot 105:513–526
Yao Y, Sun H, Xu F, Zhang X, Liu S (2011) Comparative proteome analysis of metabolic changes by low phosphorus stress in two Brassica napus genotypes. Planta 233:523–537
Yun SJ, Kaeppler SM (2001) Induction of maize acid phosphatase activities under phosphorus starvation. Plant Soil 237:109–115
Żebrowska E, Ciereszko I (2007) Phosphate uptake and transport in plant cells. Adv Cell Biol 34:283–298
Żebrowska E, Ciereszko I (2009) Acid phosphatases role in plant cells phosphate homeostasis. Adv Cell Biol 36:583–599