Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Ứng dụng glycine betaine thay đổi các thuộc tính sinh hóa của điều chỉnh thẩm thấu trong lúa mì chịu hạn
Tóm tắt
Chín mười genotypes lúa mì đã được sử dụng để khảo sát tác động của glycine betaine (GB, 100 mM) được phun lên lá đến nồng độ của các osmolyte khác nhau (như proline, choline, GB và sucrose) dưới điều kiện stress hạn. Stress hạn đã gây ra sự tăng đáng kể trong hàm lượng proline và hàm lượng GB của các genotypes lúa mì, tại cả hai giai đoạn phân nhánh tối đa và nở hoa. Choline và sucrose tích lũy một cách đáng kể ở mức cao hơn dưới các điều kiện stress tại cả hai giai đoạn. Việc áp dụng GB đã tăng hàm lượng proline và mức độ nội sinh của GB so với những mẫu đối chứng bị stress ở cả hai giai đoạn phân nhánh tối đa và nở hoa, nhưng sự gia tăng này được cho là đặc hiệu cho từng genotype. Hơn nữa, sự giảm đáng kể về mức độ choline và hàm lượng sucrose của các cây được điều trị với GB ở giai đoạn nở hoa và mức proline tăng cao đã đặt ra câu hỏi về sự tham gia của GB trong quá trình sản xuất các osmolyte khác cũng như phản ứng đặc hiệu theo giai đoạn của các genotype lúa mì với sự phun GB. Tuy nhiên, những thay đổi trong sự tích lũy osmolyte (OA) không có tương quan với hàm lượng nước tương đối và chỉ số chịu stress quan sát được, dưới cả điều kiện stress hạn được phun và không phun GB. Do đó, OA không thể được coi là tiêu chí chọn lọc cho khả năng chịu hạn ở lúa mì.
Từ khóa
#glycine betaine #lúa mì #điều chỉnh thẩm thấu #stress hạn #osmolyteTài liệu tham khảo
Alia, Kondo Y, Sakamoto A, Nonaka H, Hayashi H, Pardha PS, Chen THH, Murata N et al (1999) Enhanced tolerance to light stress of transgenic Arabidopsis plants that express the codA gene for a bacterial choline oxidase. Plant Mol Biol 40:279–288
Allakhverdiev SI, Hayashi H, Nishiyama Y, Ivanov AG (2003) Glycine betaine protects the D1/D2/Cyt559 complex of photosystem II against photo-induced and heat-induced inactivation. J Plant Physiol 160:41–49
Bates LS, Waldren RP, Teare ID (1973) Rapid determination of free proline for water stress studies. Plant Soil 39:205–207
Blunden G, Yang M, Janicsak M, Mathe I, Carabot-Cuervo A (1999) Betaine distribution in the Amaranthaceae. Biochem Syst Ecol 27:87–92
Bohnert HJ, Jensen RG (1996) Metabolic engineering for increased salt tolerance—the next step. Aust J Plant Physiol 23:661–666
Bohnert HJ, Nelson DE, Jensen RG (1995) Adaptations to environmental stresses. Plant Cell 7:1099–1111
Bolanos J, Edmeades GO (1991) Value of selection for osmotic potential in tropical maize. Agron J 83:948–956
Diaz-Zorita M, Fernandez-Canigia MV, Grosso GA (2001) Applications of foliar fertilizers containing glycinebetaine improve wheat yields. J Agron Crop Sci 186:209–215
Gorham J (1996) Glycinebetaine is a major nitrogen containing solute in Malvaceae. Phytochemistry 43:367–369
Grieve CM, Grattan SR (1983) Rapid assay for determination of water soluble quaternary ammonium compounds. Plant Soils 70:303–307
Grumet R, Albrechtsen RS, Handon AD (1987) Growth and yield of barley isopopulations differing in solute potential. Crop Sci 27:991–995
Liang C, Zhang XY, Luo Y, Wang GP, Zou Q, Wang W (2009) Overaccumulation of glycine betaine alleviates the negative effects of salt stress in wheat. Russ J Plant Physiol 56:370–376
Ludlow MM, Muchow RC (1990) A critical evaluation of traits for improving crop yields in water limited environments. Adv Agron 43:107–153
Ma QQ, Wang W, Li YH, Li DQ, Zou Q (2006) Alleviation of photo inhibition in drought stressed wheat (Triticum aestivum) by foliar applied glycine betaine. J Plant Physiol 163:165–175
Ma XL, Wang YJ, Xie SL, Wang C, Wang W (2007) Glycinebetaine application ameliorates negative effects of drought stress in tobacco. Russ J Plant Physiol 54:472–479
Mohanty A, Kathuria H, Ferjani A, Sakamoto A, Mohanty P, Murata N, Tyagi AK (2002) Transgenics of an elite indica rice variety Pusa Basmati1 harbouring the codA gene are highly tolerant to salt stress. Theor Appl Genet 106:51–57
Park EJ, Jeknic Z, Pino MT, Murata N, Chen THH (2007) Glycinebetaine accumulation is more effective in chloroplasts than in the cytosol for protecting transgenic tomato plants against abiotic stress. Plant Cell Environ 30:994–1005
Rajasekaran LR, Kriedemann PE, Aspinall D, Paleg LG (1997) Physiological significance of proline and glycinebetaine: maintaining photosynthesis during NaCl stress in wheat. Photosynthetica 34:357–366
Raza SH, Athar HR, Ashraf M, Hameed A (2007) Glycinebetaine induced modulation of antioxidant enzyme activities and ion accumulation in two wheat cultivars differing in salt tolerance. Environ Exp Bot 60:368–376
Rhodes D, Hanson AD (1993) Quaternary ammonium and tertiary sulfonium compounds in higher plants. Ann Rev Plant Physiol Plant Mol Biol 44:357–384
Roe JH, Epstein JH, Goldstein NP (1949) A photometric method for the determination of insulin in plasma and urine. J Biol Chem 178:839–845
Sakamoto A, Alia, Murata N (1998) Metabolic engineering of rice leading to biosynthesis of glycinebetaine and tolerance to salt and cold. Plant Mol Biol 38:1011–1019
Sakamoto A, Murata N (2002) The role of glycine betaine in the protection of plants from stress: clues from transgenic plants. Plant Cell Environ 25:163–171
Serraj R, Sinclair TR (2002) Osmolyte accumulation: can it really help increase crop yield under drought conditions? Plant Cell Environ 25:333–341
Trethowan RT, Reynolds MP (2007) Drought resistance: genetic approaches for improving productivity under stress. In: Buck HT, Nisi JE, Salomon N (eds) Wheat production in stressed environments. Developments in plant breeding, vol 12. Springer, New York, pp 289–299
Wang GP, Zhang XY, Li F, Luo Y, Wang W (2010) Over accumulation of glycine betaine enhances tolerance to drought and heat stress in wheat leaves in the protection of photosynthesis. Photosynthetica 48:117–126
Yang WJ, Rich PJ, Axtell JD, Wood KV, Bonham CC, Ejeta G, Mickelbart MV, Rhodes D (2003) Genotypic variation for glycine betaine in sorghum. Crop Sci 43:162–169
Zhang J, Nguyen HT, Blum A (1999) Genetic analysis of osmotic adjustment in crop plants. J Exp Bot 50:291–302
Zhao XX, Ma QQ, Liang C, Fang Y, Wang YQ, Wang W (2007) Effect of glycinebetaine on function of thylakoid membranes in wheat flag leaves under drought stress. Biol Plant 51:584–588