Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Quản lý biểu hiện tích hợp của các gen TaHKT2;1, TaNa+/H+ antiporter vacuole và TaSOS1 cải thiện khả năng chịu muối ở các đột biến lúa mì bánh được gây ra bởi tia gamma
Tóm tắt
Độ mặn của đất là một trong những yếu tố môi trường quan trọng nhất hạn chế năng suất nông nghiệp toàn cầu. Để đáp ứng nhu cầu dinh dưỡng của dân số ngày càng tăng, các loại ngũ cốc như lúa mì, vốn rất cần thiết cho các sản phẩm ăn uống nhưng cũng nhạy cảm với độ mặn, phải được cải thiện để trở nên kiên cường hơn hoặc ít nhạy cảm hơn với stress do muối. Mục tiêu chính của nghiên cứu này là khảo sát phản ứng của các dòng đột biến tiên tiến trước stress do muối. Năm dòng lúa mì đột biến tiên tiến, đã được tìm thấy có khả năng chịu hạn, được trồng dưới điều kiện stress 150 mM NaCl nhằm xem xét phản ứng của chúng trước các điều kiện stress muối. Những dòng này được tạo ra thông qua việc ứng dụng tia gamma 200 Gy lên giống thương mại Sagittario. Các kết quả cho thấy rằng hàm lượng các chất phản ứng với axit thiobarbituric (TBARS), chlorophyll và tỷ lệ rò rỉ điện giải không thay đổi đáng kể. Các dòng đột biến cho thấy các chỉ số của hệ thống phòng thủ chống oxy hóa (SOD, CAT, POX và GR) cao hơn. Tương tự, lượng proline tham gia vào cân bằng nội bào cao hơn ở tất cả các dòng đột biến. Dưới stress muối, biểu hiện của gen Triticum aestivum Salt Overly Sensitive 1 (TaSOS1) tăng lên ở tất cả các dòng đột biến, biểu hiện của gen Triticum aestivum High-Affinity Potassium ion Transporter 2;1 (TaHKT2;1) tăng lên ở tất cả các dòng ngoại trừ dòng đột biến 5, và biểu hiện của gen Triticum aestivum Sodium ion / Hydrogen ion vacuolar antiporter (TaNa+/H+ vacuolar antiporter) tăng lên ở tất cả các dòng ngoại trừ dòng đột biến 3. Sự tương tác đồng bộ trong biểu hiện của các gen liên quan đến dẫn truyền tín hiệu dẫn đến lượng K+ nội bào nhiều hơn. Tổng thể, các kết quả này chỉ ra rằng phản ứng của các đột biến trước stress muối có liên quan đến khả năng tích lũy K+ trong tế bào với việc điều chỉnh đồng bộ biểu hiện của các gen TaHKT2;1, TaNa+/H+ vacuolar antiporter và TaSOS1, ngoài các phản ứng của hoạt động enzyme chống oxy hóa và sự tích lũy proline.
Từ khóa
#đột biến lúa mì #khả năng chịu muối #biểu hiện gen #hoạt động enzyme chống oxy hóa #stress muốiTài liệu tham khảo
Aebi H (1984) Catalase in vitro Method Enzymol 105:121–126
Al-Jobori KM, Salim SA (2014) Study of some physiological and morphological changes as a measure of salt tolerance in different wheat genotypes. IJFAS 3:502–511
Arnon DI (1949) Copper enzymes in isolated chloroplasts. Polyphenoloxidasein Beta vulgaris Plant Physiol 24:1–15
Bates LS, Waldeen RP, Teare ID (1973) Rapid determination of free proline for water-stressed studies. Plant Soil 39:205–207
Beauchamp C, Fridovich I (1971) Superoxide dismutase: improved assays and an assay applicable to acrylamide gels. Anal Biochem 44:276–287
Benderradji L, Brini F, Amar SB, Kellou K, Azaza J, Masmoudi K, Bouzerzour H, Hanin M (2011) Sodium transport in the seedlings of two bread wheat (Triticumaestivum L.) genotypes showing contrasting salt stress tolerance. Aust J Crop Sci 5(3):233–241
Beyaz R (2020) Impact of gamma irradiation pretreatment on the growth of common vetch (Viciasativa L.) seedlings grown under salt and drought stress. Int J RadiatBiol 96(2):257–266
Borisjuk N, Kishchenko O, Eliby S, Schramm C, Anderson P, Jatayev S, Kurishbayev A, Shavrukov Y (2019) Genetic modification for wheat improvement: from transgenesis to genome editing. Hindawi BioMed Res Article ID 6216304.
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
Chen S, Chai M, Jia Y, Gao Z, Zhang L, Gu M (2011) In vitro selection of salt tolerant variants following 60Co gamma irradiation of long-term callus cultures of Zoysiamatrella [L.] Merr. PCTOC 107:493–500
Chen K, Wang Y, Zhang R, Zhang H, Gao C (2019) CRISPR/Cas genome editing and precision plant breeding in agriculture. Annu Rev Plant Biol 70:667–697
Çulha Ş, Çakırlar H (2011) The effect of salinity on plants and salt tolerance mechanisms. AfyonKocatepeUniv J Sci 11:11–34
Feki K, Quintero FJ, Khoudi H, Leidi EO, Masmoudi K, Pardo JM, Brini F (2014) A constitutively active form of a durum wheat Na+/H+antiporter SOS1 confers high salt tolerance to transgenic Arabidopsis. Plant Cell Rep 33:277–288
Foyer CH, Halliwell B (1976) The presence of glutathione and glutathione reductase in chloroplasts: a proposed role in ascorbic acid metabolism. Planta 133:21–25
Gill SS, Anjum NA, Hasanuzzaman M, Gill R, Trivedi DK, Ahmed I, Pereira E, Tuteja N (2013) Glutathione and glutathione reductase: a boon in disguise for plant abiotic stress defense operations. Plant Physiol Biochem 70:204–212
Hanin M, Ebel C, Ngom M, Laplaze L, Masmaudi K (2016) New insights on plant salt tolerance mechanisms and their potential use for breeding. Front Plant Sci 7:1787
Heath RL, Packer L (1968) Photoperoxidation in isolated chloroplasts. I. Kinetics and stoichiometry of fatty acid peroxidation. Arch Biochem Biophys 125:189–198
Khan MA, Shirazi MU, Khan MA, Mujtaba SM, Islam E, Mumtaz S, Shereen A, Ansari RU, Ashraf MY (2009) Role of proline, K/Na ratio and chlorophyll content in salt tolerance of wheat (Triticum aestivum L.). Pak J Bot 41:633–638
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
Munns R, Tester M (2008) Mechanisms of Salinity Tolerance. Annu Rev Plant Biol 59:651–681
Nishijima T, Furuhashi M, Sakaoka S, Morikami A, Tsukagoshi H (2017) Ectopic expression of Mesembryanthemum crystallinum sodium transporter McHKT2 provides salt stress tolerance in Arabidopsis thaliana. Biosci Biotechnol Biochem 81(11):2139–2144
Rejeb IB, Pastor V, Mauch-Mani B (2014) Plant responses to simultaneous biotic and abiotic stress: molecular mechanisms. Plants 3:458–475
Sen A, Ozturk I, Yaycili O, Alikamanoglu S (2017) Drought tolerance in irradiated wheat mutants studied by genetic and biochemical markers. J Plant Growth Regul 36:669–679
Shewry PR (2009) Wheat. J Exp Bot 60(6):1537–1553
Song JY, Kim DS, Lee MC, Lee KJ, Kim JB, Kim SH, Ha BK, Yun SJ, Kang SY (2012) Physiological characterization of gamma-ray induced salt tolerant rice mutants. Aust J Crop Sci 6(3):421–429
Wang L, Liu Y, Li D, Feng S, Yang J, Zhang J, Zhang J, Wang D, Gan Y (2019) Improving salt tolerance in potato through overexpression of AtHKT1 gene. BMC Plant Biol 19:357
Xu Y, Li S, Li L, Zhang X, Xu H, An D (2013) Mapping QTLs for salt tolerance with additive, epistatic and QTL x treatment interaction effects at seedling stage in wheat. Plant Breed 132:276–283
Zar JH (1984) Biostatistical analysis. Prentice-Hall Inc, Englewood Cliffs, Jersey
Zhang H, Liu Y, Xu Y, Chapman S, Love AJ, Xia T (2012) A newly isolated Na+/H+ antiporter gene, DmNHX1, confers salt tolerance when expressed transiently in Nicotiana benthamiana or stably in Arabidopsis thaliana. Plant Cell Tissue Org Cult 110:189–200
Zhang WD, Wang P, Bao Z, Ma Q, Duan LJ, Bao AK, Zhang JL, Wang SM (2017) SOS1, HKT1;5, and NHX1 Synergistically modulate Na+ homeostasis in the halophytic grass Puccinellia tenuiflora. Front Plant Sci 8:576