Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Ứng dụng α-lipoic acid qua lá làm giảm độc tính cadmium lên sắc tố quang hợp và chuyển hóa nitơ ở Solanum lycopersicum L
Tóm tắt
Solanum lycopersicum L. là một loại cây trồng phổ biến trên toàn thế giới với giá trị kinh tế nổi bật cho ngành công nghiệp thực phẩm. Một thí nghiệm trong chậu đã được thực hiện để nghiên cứu độc tính cadmium ở Solanum lycopersicum L. cv Pusa Ruby và khả năng cải thiện độc tính này bằng cách bổ sung α-lipoic acid (ALA) qua lá. Cây được trồng dưới các nồng độ CdCl2 khác nhau (10, 25, 50, 100 mg kg−1 đất) và được phun hai lần với dung dịch ALA 0.1 mM vào ngày 30 và 45 của quá trình sinh trưởng. Sự tích lũy Cd, tăng trưởng cây, chỉ số độc tính, sắc tố quang hợp, chuyển hóa nitơ và các enzyme chống oxy hóa đã được xác định ở những cây 60 ngày tuổi. Kết quả cho thấy sự tích lũy Cd cao hơn đáng kể ở rễ so với thân. Độc tính cadmium đã làm giảm tăng trưởng cây, sắc tố quang hợp và hoạt động của các enzyme đồng hóa nitơ, trong khi nâng cao có ý nghĩa (P ≤ 0.05) sự peroxy hóa lipid và sự tích lũy H2O2 theo hàm lượng. Bổ sung ALA qua lá đã giảm độc tính Cd lên sắc tố quang hợp và chuyển hóa nitơ bằng cách giảm sự tích lũy Cd, các chỉ số độc tính và cải thiện hoạt động của các enzyme chống oxy hóa ở mỗi điều trị Cd tương ứng. Hàm lượng H2O2 và MDA đã giảm lần lượt là 23% và 55% ở nồng độ 10 mg Cd. Trong các điều kiện tương tự, hoạt động của NR, GOGAT, SOD, và APX đã được tăng cường lần lượt là 10%, 21%, 26% và 10% so với nhóm đối chứng. Nghiên cứu kết luận rằng ALA có thể được sử dụng hiệu quả trong việc cải thiện độc tính cadmium ở cây cà chua.
Từ khóa
#α-lipoic acid #cadmium toxicity #photosynthetic pigments #nitrogen metabolism #Solanum lycopersicumTài liệu tham khảo
Abdelhameed RE, Metwally RA (2019) Alleviation of cadmium stress by arbuscular mycorrhizal symbiosis. Int J Phytoremediation 21:663–671. https://doi.org/10.1080/15226514.2018.1556584
Ahmad P, Ahanger MA, Alyemeni MN, Wijaya L, Alam P (2018) Exogenous application of nitric oxide modulates osmolyte metabolism, antioxidants, enzymes of ascorbate-glutathione cycle and promotes growth under cadmium stress in tomato. Protoplasma 255:79–93. https://doi.org/10.1007/s00709-017-1132-x
Alexieva V, Sergiev I, Mapelli S, Karanov E (2001) The effect of drought and ultraviolet radiation on growth and stress markers in pea and wheat. Plant Cell Environ 24:1337–1344. https://doi.org/10.1046/j.1365-3040.2001.00778.x
Alyemeni MN, Ahanger MA, Wijaya L, Alam P, Bhardwaj R, Ahmad P (2018) Selenium mitigates cadmium-induced oxidative stress in tomato (Solanum lycopersicum L.) plants by modulating chlorophyll fluorescence, osmolyte accumulation, and antioxidant system. Protoplasma 255. doi:https://doi.org/10.1007/s00709-017-1162-4.
Bates LS, Waldren RP, Teare ID (1973) Rapid determination of free proline for water-stress studies. Plant Soil 39:205–207. https://doi.org/10.1007/BF00018060
Beauchamp C, Fridovich I (1971) Superoxide dismutase: improved assays and an assay applicable to acrylamide gels. Anal Biochem 44:276–328. https://doi.org/10.1016/0003-2697(71)90370-8
Elrys AS, Abdo AIE, Abdel-Hamed EMW, Desoky ESM (2020) Integrative application of licorice root extract or lipoic acid with fulvic acid improves wheat production and defenses under salt stress conditions. Ecotoxicol Environ Saf 190:110144. https://doi.org/10.1016/j.ecoenv.2019.110144
Erdal S, Turk H (2016) Cysteine-induced upregulation of nitrogen metabolism-related genes and enzyme activities enhance tolerance of maize seedlings to cadmium stress. Environ Exp Bot 132:92–99. https://doi.org/10.1016/j.envexpbot.2016.08.014
Gorcek Z, Erdal S (2015) Lipoic acid mitigates oxidative stress and recovers metabolic distortions in salt-stressed wheat seedlings by modulating ion homeostasis, the osmo-regulator level and antioxidant system. J Sci Food Agric 95:2811–2817. https://doi.org/10.1002/jsfa.7020
Haider FU, Liqun C, Coulter JA, Cheema SA, Wu J, Zhang R, Wenjun M, Farooq M (2021) Cadmium toxicity in plants: Impacts and remediation strategies. Ecotoxicol Environ Saf 211:111887. https://doi.org/10.1016/j.ecoenv.2020.111887
Heath RL, Packer L (1968) Photoperoxidation in isolated chloroplasts. Arch Biochem Biophys 125:189–198. https://doi.org/10.1016/0003-9861(68)90654-1
Hiscox JD, Israelstam GF (1979) A method for the extraction of chlorophyll from leaf tissue without maceration. Can J Bot 57:1332–1334. https://doi.org/10.1139/b79-163
Kaya C, Ashraf M, Alyemeni MN, Ahmad P (2020) The role of nitrate reductase in brassinosteroid-induced endogenous nitric oxide generation to improve cadmium stress tolerance of pepper plants by upregulating the ascorbate-glutathione cycle. Ecotoxicol Environ Saf 196:110483. https://doi.org/10.1016/j.ecoenv.2020.110483
Massadeh AM, Jaradat QM, Momani KA, Saleem MA (2009) Distribution of heavy metals in some tree leaves along the main road in an agricultural area. Commun Soil Sci Plant Anal 40:1254–1267. https://doi.org/10.1080/00103620902754622
Nakano Y, Asada K (1981) Hydrogen peroxide is scavenged by ascorbate-specific peroxidase in spinach chloroplasts. Plant Cell Physiol 22:867–880. https://doi.org/10.1093/oxfordjournals.pcp.a076232
Navari-Izzo F, Quartacci MF, Sgherri C (2002) Lipoic acid: a unique antioxidant in the detoxification of activated oxygen species. Plant Physiol Biochem 40:463–470. https://doi.org/10.1016/S0981-9428(02)01407-9
Pérez-López U, Robredo A, Lacuesta M, Sgherri C, Mena-Petite A, Navari-Izzo F, Muñoz-Rueda A (2010) Lipoic acid and redox status in barley plants subjected to salinity and elevated CO2. Physiol Plant 139:256–268. https://doi.org/10.1111/j.1399-3054.2010.01361.x
Sezgin A, Altuntaş C, Demiralay M, Cinemre S, Terzi R (2019) Exogenous alpha lipoic acid can stimulate photosystem II activity and the gene expressions of carbon fixation and chlorophyll metabolism enzymes in maize seedlings under drought. J Plant Physiol 232:65–73. https://doi.org/10.1016/j.jplph.2018.11.026
Shahid MA, Balal RM, Khan N, Zotarelli L, Liu GD, Sarkhosh A, Fernández-Zapata JC, Nicolás JJM, Garcia-Sanchez F (2019) Selenium impedes cadmium and arsenic toxicity in potato by modulating carbohydrate and nitrogen metabolism. Ecotoxicol Environ Saf 180:588–599. https://doi.org/10.1016/j.ecoenv.2019.05.037
Shanmugaraj BM, Malla A, Ramalingam S (2019) Cadmium stress and toxicity in plants: an overview. In Hasanuzzaman M, Prasad MNV, Fujita M (ed). Cadmium Toxicity and Tolerance in Plants, Academic Press, pp 1–17. doi:https://doi.org/10.1016/B978-0-12-814864-8.00001-2.
Silveira JAG, Matos JCS, Cecatto VM, Viegas RA, Oliveira JTA (2001) Nitrate reductase activity, distribution, and response to nitrate in two contrasting Phaseolus species inoculated with Rhizobium spp. Environ Exp Bot 46:37–46. https://doi.org/10.1016/S0098-8472(01)00082-X
Singh S, Prasad SM (2017) Effects of 28-homobrassinoloid on key physiological attributes of Solanum lycopersicum seedlings under cadmium stress: Photosynthesis and nitrogen metabolism. Plant Growth Regul 82:161–173. https://doi.org/10.1007/s10725-017-0248-5
Singh RP, Srivastava HS (1986) Increase in glutamate synthase (NADH) activity in maize seedlings in response to nitrate and ammonium nitrogen. Physiol Planta 66:413–416. https://doi.org/10.1111/j.1399-3054.1986.tb05944.x
Turk H, Erdal S, Karayel U, Dumlupinar R (2018) Attenuation of lead toxicity by promotion of tolerance mechanism in wheat roots by lipoic acid. Cereal Res Commun 46:424–435. https://doi.org/10.1556/0806.46.2018.020
Yang S, Zu Y, Li B, Bi Y, Jia L, He Y, Li Y (2019) Response and intraspecific differences in nitrogen metabolism of alfalfa (Medicago sativa L.) under cadmium stress. Chemosphere 220:69–76. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2018.12.101
Yildiz M, Akçali N, Terzi H (2015) Proteomic and biochemical responses of canola (Brassica napus L.) exposed to salinity stress and exogenous lipoic acid. J Plant Physiol 179:90–99. https://doi.org/10.1016/j.jplph.2015.03.006