Melatonin thúc đẩy sự nảy mầm của hạt dưới độ mặn cao bằng cách điều chỉnh hệ thống chống oxi hóa, tương tác giữa ABA và GA4 trong dưa chuột (Cucumis sativus L.)

Journal of Pineal Research - Tập 57 Số 3 - Trang 269-279 - 2014
Haijun Zhang1, Na Zhang1, Rongchao Yang1, Li Wang1, Qianqian Sun1, Dianbo Li1, Yunyun Cao1, Sarah Weeda2, Bing Zhao1, Shuxin Ren2, Yang‐Dong Guo1
1College of Agriculture and Biotechnology, China Agricultural University, Beijing, China
2School of Agriculture, Virginia State University, Petersburg, VA, USA

Tóm tắt

Tóm tắtMặc dù các nghiên cứu trước đây đã chỉ ra rằng melatonin có thể thúc đẩy sự nảy mầm của hạt, các cơ chế liên quan đến việc tiếp nhận và tín hiệu melatonin vẫn chưa được hiểu rõ. Trong nghiên cứu này, chúng tôi phát hiện rằng melatonin được tổng hợp trong quá trình nảy mầm hạt dưa chuột, với mức độ melatonin đạt đỉnh sau 14 giờ nảy mầm. Điều này cho thấy có một mối tương quan giữa việc tổng hợp melatonin và sự nảy mầm của hạt. Trong khi đó, những hạt được tiền xử lý bằng melatonin ngoại sinh (1 μm) cho thấy tỷ lệ nảy mầm tăng dưới áp lực 150 mm NaCl so với những hạt được tiền xử lý bằng nước dưới áp lực độ mặn. Có hai cơ chế rõ ràng mà melatonin giảm thiểu sự ức chế sự nảy mầm do độ mặn gây ra. Melatonin ngoại sinh làm giảm tổn thương oxy hoá do áp lực NaCl bằng cách tăng cường biểu hiện gen của các chất chống oxy hóa. Dưới áp lực NaCl, so với nhóm chứng không điều trị, hoạt động của các enzyme chống oxy hóa bao gồm superoxide dismutase (SOD), catalase (CAT), và peroxidase (POD) đã tăng lên đáng kể từ khoảng 1.3 đến 5.0 lần, kèm theo mức tăng từ 1.4 đến 2.0 lần của CsCu‐ZnSOD, CsFe‐ZnSOD, CsCAT, và CsPOD trong các hạt được tiền xử lý bằng melatonin. Melatonin cũng đã giảm bớt áp lực độ mặn bằng cách ảnh hưởng đến quá trình tổng hợp và chuyển hóa axit abscisic (ABA) và axit gibberellic (GA) trong quá trình nảy mầm của hạt. So với điều trị NaCl, melatonin đã làm tăng đáng kể các gen chuyển hóa của ABA (vd: CsCYP707A1 và CsCYP707A2, lần lượt cao hơn 3.5 và 105 lần so với điều trị NaCl ở 16 giờ) và giảm các gen tổng hợp ABA (vd: CsNECD2, 0.29 lần của CK2 ở 16 giờ), dẫn đến sự giảm nhanh chóng của hàm lượng ABA trong giai đoạn đầu của sự nảy mầm. Đồng thời, melatonin đã tích cực làm tăng các gen tổng hợp GA (vd: GA20ox và GA3ox, lần lượt cao hơn 2.3 và 3.9 lần so với điều trị NaCl tại 0 và 12 giờ), góp phần vào sự tăng đáng kể hàm lượng GA (đặc biệt là GA4). Trong nghiên cứu này, chúng tôi cung cấp bằng chứng mới cho thấy melatonin làm giảm tác động ức chế của áp lực NaCl đối với sự nảy mầm chủ yếu bằng cách điều chỉnh quá trình tổng hợp và chuyển hóa của ABA và GA4.

Từ khóa


Tài liệu tham khảo

10.1111/j.1600-079X.2011.00934.x

10.1111/j.1600-079X.1995.tb00136.x

Hattori A, 1995, Identification of melatonin in plants and its effects on plasma melatonin levels and binding to melatonin receptors in vertebrates, Biochem Mol Biol Int, 35, 627

10.1016/S0024-3205(00)00896-1

10.1111/j.1600-079X.2007.00552.x

10.1111/j.1600-079X.2008.00652.x

10.1111/j.1600-079X.2011.00947.x

10.1111/j.1600-079X.2012.00999.x

10.1111/j.1600-079X.2012.01015.x

10.1111/jpi.12038

10.1111/jpi.12017

10.1371/journal.pone.0093462

10.1111/j.1365-3040.2010.02120.x

10.1016/j.tplants.2004.08.009

10.1002/9780470988848.ch9

10.1073/pnas.1116325108

10.1104/pp.103.025742

10.1016/j.plaphy.2014.01.015

10.1046/j.1365-313X.1996.10040655.x

10.1105/tpc.010441

10.1016/S1369-5266(03)00090-6

10.1146/annurev.arplant.56.032604.144046

10.1111/j.1469-8137.2008.02437.x

10.1111/j.1469-8137.2009.02899.x

10.1038/sj.emboj.7600121

10.1104/pp.106.079475

10.1111/j.1365-313X.2006.02659.x

10.1104/pp.103.037614

10.1111/j.1365-313X.2005.02642.x

10.1104/pp.122.4.1081

10.1105/tpc.018143

10.1146/annurev.arplant.59.032607.092740

10.1105/tpc.010476

10.1104/pp.107.100370

10.1104/pp.113.225987

10.1016/j.foodchem.2011.03.045

10.1002/elps.201200569

10.1104/pp.59.3.411

10.1002/9780470110546.ch2

10.1104/pp.125.4.1591

10.1104/pp.59.2.309

10.1139/b87-097

10.1023/A:1017962102950

Nakano Y, 1981, Hydrogen‐peroxide is scavenged by ascorbate‐specific peroxidase in spinach‐chloroplasts, Plant Cell Physiol, 22, 867

10.1038/nprot.2010.37

Tan DX, 1993, Melatonin: a potent, endogenous hydroxyl radical scavenger, Endocr J, 1, 57

10.1006/bbrc.1998.9826

10.18388/abp.2007_3264

10.1111/j.1600-079X.2011.00916.x

10.1111/jpi.12010

10.1016/S0301-0082(98)00052-5

10.1016/S0891-5849(00)00435-4

10.1104/pp.107.113738

10.1073/pnas.96.26.15354

10.1104/pp.010663

10.1046/j.1365-313x.2000.00789.x

10.1105/tpc.011650

10.1146/annurev.arplant.51.1.463

10.1093/jxb/err256

10.1046/j.1365-313X.1997.12020313.x

10.1111/j.1600-079X.2010.00817.x

10.1111/jpi.12095

10.1016/j.pbi.2006.07.007

10.1111/j.1365-313X.2006.02881.x

Thông tin
Thông tin xuất bản

Journal of Pineal Research

Tập 57 Số 3

269-279

Thông tin tác giả