Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Ứng dụng ngoại sinh của chất giả lập ABA 1 (AM1) cải thiện khả năng chống chịu căng thẳng do lạnh ở cỏ Bermuda (Cynodon dactylon)
Tóm tắt
Trong nghiên cứu này, các phân tử nhỏ AM1, một ligand giả lập ABA, đã được sử dụng để điều tra tác dụng bảo vệ lên khả năng chống chịu lạnh của cỏ Bermuda. Kết quả từ các thay đổi biểu phenotypic và sinh lý cho thấy AM1 là một hợp chất hiệu quả để tăng cường khả năng kháng lạnh của cỏ Bermuda. So với nhóm đối chứng, việc xử lý trước bằng AM1 từ bên ngoài đã cải thiện đáng kể khả năng chống chịu lạnh của cây con cỏ Bermuda, bao gồm thúc đẩy sự phát triển, giảm độ dẫn điện của màng và tăng tỷ lệ sống sót ở cây con cỏ Bermuda dưới điều kiện lạnh. Hơn nữa, việc xử lý trước bằng AM1 đã giảm hàm lượng H2O2, O2·−, ·OH và malondialdehyde, đồng thời tăng cường hoạt động của các enzyme chống oxi hóa bao gồm glutathione peroxidase, glutathione reductase và superoxide dismutase. Chất điều hòa thẩm thấu như proline đã tích lũy trong cỏ Bermuda sau khi được xử lý trước bằng AM1, cho thấy rằng các chất này cũng tham gia vào việc điều chỉnh thẩm thấu trong cỏ Bermuda sau khi điều trị bằng AM1. Phân tích diễn giải gen cho thấy rằng các gen mã hóa enzyme chống oxi hóa và protein cảm ứng căng thẳng đã được điều chỉnh sau khi xử lý trước bằng AM1. Những kết quả này chỉ ra rằng việc xử lý trước bằng AM1 từ bên ngoài đã giảm đáng kể mức độ các loài oxy phản ứng và tăng cường hoạt động của enzyme chống oxi hóa nhằm duy trì sự cân bằng nội môi của chuyển hóa oxy phản ứng, cũng như sự tích lũy proline và điều chỉnh các gen cảm ứng căng thẳng, dẫn đến việc tăng cường khả năng chống chịu lạnh ở cỏ Bermuda.
Từ khóa
#cỏ Bermuda #khả năng chống chịu lạnh #AM1 #enzyme chống oxi hóa #điều chỉnh thẩm thấuTài liệu tham khảo
Anderson JA, Taliaferro CM (2002) Freeze tolerance of seed-producing turf bermudagrasses. Crop Sci 42:190–192. doi:10.2135/cropsci2002.1900
Apel K, Hirt H (2004) Reactive oxygen species: metabolism, oxidative stress, and signal transduction. Annu Rev Plant Biol 55:373–399. doi:10.1146/annurev.arplant.55.031903.141701
Beauchamp C, Fridovich I (1971) Superoxide dismutase: improved assays and an assay applicable to acrylamide gels. Anal Biochem 44:276–287. doi:10.1016/0003-2697(71)90370-8
Cao M, Liu X, Zhang Y, Xue X, Zhou XE, Melcher K, Gao P, Wang F, Zeng L, Zhao Y, Zhao Y, Deng P, Zhong D, Zhu JK, Xu HE, Xu Y (2013) An ABA-mimicking ligand that reduces water loss and promotes drought resistance in plants. Cell Res 23:1043–1054. doi:10.1038/cr.2013.95
Chinnusamy V, Zhu J, Zhu JK (2007) Cold stress regulation of gene expression in plants. Trends Plant Sci 12:444–451. doi:10.1016/j.tplants.2007.07.002
Choi H, Hong J, Ha J, Kang J, Kim SY (2000) ABFs, a family of ABA-responsive element binding factors. J Biol Chem 275:1723–1730. doi:10.1074/jbc.275.3.1723
Dou T-X, Hu C-H, Sun X-X, Shao X-H, Wu J-H, Ding L-J, Gao J, He W-D, Biswas M-K, Yang Q-S, Yi G-J (2016) MpMYBS3 as a crucial transcription factor of cold signaling confers the cold tolerance of banana. Plant Cell Tissue Organ Cult. doi:10.1007/s11240-015-0932-y
Esmaili S, Salehi H (2012) Effects of temperature and photoperiod on postponing bermudagrass (Cynodon dactylon [L.] Pers.) turf dormancy. J Plant Physiol 169:851–858. doi:10.1016/j.jplph.2012.01.022
Hayat S, Hayat Q, Alyemeni MN, Wani AS, Pichtel J, Ahmad A (2012) Role of proline under changing environments: a review. Plant Signal Behav 7:1456–1466. doi:10.4161/psb.21949
Hu L, Li H, Pang H, Fu J (2012a) Responses of antioxidant gene, protein and enzymes to salinity stress in two genotypes of perennial ryegrass (Lolium perenne) differing in salt tolerance. J Plant Physiol 169:146–156. doi:10.1016/j.jplph.2011.08.020
Hu L, Hu T, Zhang X, Pang H, Fu J (2012b) Exogenous glycine betaine ameliorates the adverse effect of salt stress on perennial ryegrass. J Am Soc Horticult Sci 137:38–46
Kadlecová Z, Faltus M, Práši I (2000) Relationship between abscisic acid content, dry weight and freezing tolerance in barley cv. Lunet. J Plant Physiol 157:291–297. doi:10.1016/S0176-1617(00)80050-4
Kim TE, Kim SK, Han TJ, Lee JS, Chang SC (2002) ABA and polyamines act independently in primary leaves of cold-stressed tomato (Lycopersicon esculentum). Physiol Plant 115:370–376. doi:10.1034/j.1399-3054.2002.1150306.x
Kudo K, Oi T, Uno Y (2014) Functional characterization and expression profiling of a DREB2-type gene from lettuce (Lactuca sativa L.). Plant Cell Tissue Organ Cult 116:97–109. doi:10.1007/s11240-013-0386-z
Lang V, Mantyla E, Welin B, Sundberg B, Palva ET (1994) Alterations in water status, endogenous abscisic acid content, and expression of rab18 gene during the development of freezing tolerance in Arabidopsis thaliana. Plant Physiol 104:1341–1349. doi:10.1104/pp.104.4.1341
Licausi F, Ohme-Takagi M, Perata P (2013) APETALA2/Ethylene Responsive Factor (AP2/ERF) transcription factors: mediators of stress responses and developmental programs. New Phytol 199:639–649. doi:10.1111/nph.12291
Livak KJ, Schmittgen TD (2001) Analysis of relative gene expression data using real-time quantitative PCR and the 2−ΔΔCT method. Methods 25:402–408. doi:10.1006/meth.2001.1262
Lu S, Su W, Li H, Guo Z (2009) Abscisic acid improves drought tolerance of triploid bermudagrass and involves H2O2- and NO-induced antioxidant enzyme activities. Plant Physiol Biochem 47:132–138. doi:10.1016/j.plaphy.2008.10.006
Mantyla E, Lang V, Palva ET (1995) Role of abscisic acid in drought-induced freezing tolerance, cold acclimation, and accumulation of LT178 and RAB18 proteins in Arabidopsis thaliana. Plant Physiol 107:141–148. doi:10.1104/pp.107.1.141
Miller G, Suzuki N, Ciftci-Yilmaz S, Mittler R (2010) Reactive oxygen species homeostasis and signalling during drought and salinity stresses. Plant, Cell Environ 33:453–467. doi:10.1111/j.1365-3040.2009.02041.x
Mittler R, Vanderauwera S, Suzuki N, Miller G, Tognetti VB, Vandepoele K, Gollery M, Shulaev V, Breusegem FV (2011) ROS signaling: the new wave. Trends Plant Sci 16:1360–1385. doi:10.1016/j.tplants.2011.03.007
Munshaw GC, Ervin EH, Shang C, Askew SD, Zhang X, Lemus RW (2006) Influence of late-season iron, nitrogen, and seaweed extract on fall color retention and cold tolerance of four bermudagrass cultivars. Crop Sci 46:273–283. doi:10.2135/cropsci2005.0078
Rihan HZ, Al-Issawi M, Al-Shamari M, Woldie WA, Kiernan M, Fuller MP (2014) The effect of molybdenum on the molecular control of cold tolerance in cauliflower (Brassica oleracea var. botrytis) artificial seeds. Plant Cell Tissue Organ Cult 118:215–228. doi:10.1007/s11240-014-0475-7
Roychoudhury A, Paul S, Basu S (2013) Cross-talk between abscisic acid-dependent and abscisic acid-independent pathways during abiotic stress. Plant Cell Rep 32:985–1006. doi:10.1007/s00299-013-1414-5
Saito S, Hirai N, Matsumoto C, Ohigashi H, Ohta D, Sakata K, Mizutani M (2004) Arabidopsis CYP707As encode (+)-abscisic acid 8′-hydroxylase, a key enzyme in the oxidative catabolism of abscisic acid. Plant Physiol 134:1439–1449. doi:10.1104/pp.103.037614
Shi H, Ye T, Chan Z (2013a) Comparative proteomic and physiological analyses reveal the protective effect of exogenous polyamines in the bermudagrass (Cynodon dactylon) response to salt and drought stresses. J Proteome Res 12:4951–4964. doi:10.1021/pr400479k
Shi H, Ye T, Chan Z (2013b) Exogenous application of hydrogen sulfide donor sodium hydrosulfide enhanced multiple abiotic stress tolerance in bermudagrass (Cynodon dactylon (L). Pers.). Plant Physiol Biochem 71:226–234. doi:10.1016/j.plaphy.2013.07.021
Shi H, Ye T, Zhong B, Liu X, Chan Z (2014) Comparative proteomic and metabolomic analyses reveal mechanisms of improved cold stress tolerance in bermudagrass (Cynodon dactylon (L.) Pers.) by exogenous calcium. J Integr Plant Biol 56:1064–1079. doi:10.1111/jipb.12167
Shi H, Jiang C, Ye T, Tan D, Reiter RJ, Zhang H, Liu R, Chan Z (2015a) Comparative physiological, metabolomic and transcriptomic analyses reveal mechanisms of improved abiotic stress resistance in bermudagrass (Cynodon dactylon (L). Pers.) by exogenous melatonin. J Exp Bot 66:681–694. doi:10.1093/jxb/eru373
Shi Y, Ding Y, Yang S (2015b) Cold signal transduction and its interplay with phytohormones during cold acclimation. Plant Cell Physiol 56:7–15. doi:10.1093/pcp/pcu115
Slama I, Abdelly C, Bouchereau A, Flowers T, Savouré A (2015) Diversity, distribution and roles of osmoprotective compounds accumulated in halophytes under abiotic stress. Ann Bot 115:433–447. doi:10.1093/aob/mcu239
Thomashow MF (1999) Plant cold acclimation: freezing tolerance genes and regulatory mechanisms. Annu Rev Plant Biol 50:571–599. doi:10.1146/annurev.arplant.50.1.571
Veisz O, Galiba G, Sutka J (1996) Effect of abscisic acid on the cold hardiness of wheat seedlings. J Plant Physiol 149:439–443. doi:10.1016/S0176-1617(96)80146-5
Xu ZJ, Nakajima M, Suzuki Y, Yamaguchi I (2002) Cloning and characterization of the abscisic acid-specific glucosyltransferase gene from adzuki bean seedlings. Plant Physiol 129:1285–1295. doi:10.1104/pp.001784
Ye T, Shi H, Wang Y, Chan Z (2015) Contrasting changes caused by drought and submergence stresses in bermudagrass (Cynodon dactylon). Front Plant Sci 6:951. doi:10.3389/fpls.2015.00951