Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Tăng cường hoạt động của các enzyme tổng hợp osmolyte do căng thẳng ẩm gây ra có liên quan đến khả năng chịu stress trong các giống lúa mì
Tóm tắt
Căng thẳng ẩm là một trong những yếu tố quan trọng nhất hạn chế sự sống sót và phát triển của cây trồng ở vùng nhiệt đới bán khô hạn. Điều chỉnh thẩm thấu là một phản ứng thích nghi quan trọng đối với căng thẳng ẩm ở lúa mì (Triticum aestivum L.). Mục tiêu của nghiên cứu này là xác định mối quan hệ giữa sự tích lũy osmolyte, hoạt động của các enzyme liên quan đến tổng hợp osmolyte với khả năng chịu căng thẳng ẩm ở các giống lúa mì khác nhau. Một thí nghiệm đã được thực hiện để nghiên cứu vai trò của các osmolyte trong việc gia tăng khả năng chịu căng thẳng ẩm ở năm giống lúa mì được chọn, trong đó có hai giống chịu được và ba giống nhạy cảm. Hàm lượng proline, glycine betaine và trehalose tích lũy trong tất cả các giống dưới căng thẳng ẩm so với nhóm chứng. Các giống lúa mì chịu căng thẳng ẩm như C 306 và HD 2987 duy trì mức độ cao hơn của các osmolyte này so với các giống nhạy cảm HD 2733, PBW 343 và HD 2967 trong điều kiện căng thẳng ẩm. Các nghiên cứu về hoạt động của các enzyme liên quan đến tổng hợp osmolyte cho thấy sự gia tăng tương đối lớn trong hoạt động của trehalose-6-phosphate synthase, betaine aldehyde dehydrogenase và pyrroline-5-carboxylate synthetase dưới căng thẳng ẩm dẫn đến việc tổng hợp gia tăng các osmolyte khác nhau ở các giống chịu đựng C 306 và HD 2987, điều này cuối cùng dẫn đến khả năng chịu căng thẳng ẩm được cải thiện so với các giống nhạy cảm HD 2733, PBW 343 và HD 2967.
Từ khóa
#căng thẳng ẩm #osmolyte #lúa mì #khả năng chịu đựng #enzyme tổng hợpTài liệu tham khảo
Ali-dib, T., Monneveux, P. H., Acevedo, E., & Nachit, M. M. (1994). Evaluation of proline analysis and chlorophyll fluorescence quenching measurements as drought tolerance indicators in durum wheat (Triticum turgidum L. var. durum). Euphytica, 79, 65–73.
Bates, L. S., Waldren, R. P., & Teare, I. D. (1973). Rapid determination of free proline for water-stress studies. Plant and Soil, 39, 205–207.
Boyer, J. S. (1982). Plant productivity and environment. Science, 218, 443–448.
Bray, E.A., Bailey-Serres, J. & Weretilnyk, E. (2000). Responses to abiotic stresses. In W. Gruissem, B. Buchannan, R. Jones (Ed.) Biochemistry and molecular biology of plants. American Society of Plant Physiologists, pp. 1158–1249.
Chandrasekhar, V., Sairam, R. K., & Srivastava, G. C. (2000). Physiological and biochemical responses of hexaploid and tetraploid wheat to drought stress. Journal of Agronomy and Crop Science, 185, 219–227.
Colaco, C.A.L.S., Smith, C.J.S., Sen, S., Roser, D.H., Newman, Y., Ring, S. & Roser, B. (1995). Chemistry of protein stabilization by trehalose. Chem Inform, 26(4)
Delauney, A. J., & Verma, D. P. S. (1993). Proline biosynthesis and osmoregulation in plants. The Plant Journal, 4, 215–223.
El-Bashiti, T., Hamamc, T., Seyin, H., ktem, H., & Yu¨cel, M. (2005). Biochemical analysis of trehalose and its metabolizing enzymes in wheat under abiotic stress conditions. Plant Science, 169, 47–54.
Errabii, T., Gandonou, C. B., Essalmani, H., Abrini, J., Idaomar, M., & Skali-Senhaji, N. (2006). Growth, Proline and ion accumulation in Sugarcane callus cultures under drought-induced osmotic stress and its subsequent relief. African Journal of Biotechnology, 5, 1488–1493.
Ferreira, J. C., Paschoalin, V. M. F., Panek, A. D., & Trugo, L. C. (1997). Comparison of three different methods for trehalose determination in yeast extracts. Food Chemistry, 60, 251–254.
Gao, X. P., Wang, X. F., Lu, Y. F., Zhang, L. Y., Shen, Y. Y., Liang, Z., et al. (2004). Jasmonic acid is involved in the water-stress-induced betaine accumulation in pear leaves. Plant, Cell and Environment, 27, 497–507.
Garcia-Rios, M., Fujita, T., LaRosa, P. C., Locy, R. D., Clithero, J. M., Bressan, R. A., et al. (1997). Cloning of a polycistronic cDNA from tomato encoding g-glutamyl kinase and g-glutamyl phosphate reductase. Proceedings of the National Academy of Sciences, 94, 8249–8254.
Goddijn, O. J. M., & Dun, K. V. (1999). Trehalose metabolism in plants. Trends in plant science, 4, 315–319.
Gorham, J. (1995). Betaines in higher plants: biosynthesis and role in stress metabolism. In R.M. Wallsgrove (Ed.), Amino Acids and Their Derivatives in Higher Plants. pp. 171–203.
Greive, C. M., & Grattan, S. R. (1983). Rapid assay for determination of water-soluble quaternary amino compounds. Plant and Soil, 70, 303–307.
Hasegawa, P., Bressan, R. A., Zhu, J. K., & Bohnert, H. J. (2000). Plant cellular and molecular responses to high salinity. Annual Review of Plant Physiology and Plant Molecular Biology, 51, 463–499.
Hoekstra, F. A., Golovina, E. A., & Buitink, J. (2001). Mechanisms of plant desiccation tolerance. Trends in Plant Science, 6, 431–438.
Hottiger, T., Boller, T., & Wiemken, A. (1987). Rapid changes of heat and desiccation tolerance correlated with changes of trehalose content in Saccharomyces cerevisiae cells subjected to temperatures shifts. FEBS Letters, 220, 113–115.
Ishitani, M., Nakamura, T., Youn-Han, S., & Takabe, T. (1995). Expression of the betaine aldehyde dehydrogenase gene in barley in response to osmotic stress and abscisic acid. Plant Molecular Biology, 27, 307–315.
Johari-Pireivatlou, M., Qasimov, N., & Maralian, H. (2010). Effect of soil water stress on yield and proline content of four wheat lines. African Journal of Biotechnology, 9, 36–40.
Kameli, A., & Lösel, V. (1995). Contribution of carbohydrates and other solutes to osmotic adjustment in wheat leaves under water stress. Journal of plant physiology, 145, 363–366.
Kameli, A., & Lösel, D. M. (1996). Growth and sugar accumulation in durum wheat plants under water stress. New Phytologist, 132, 57–62.
Khan, M. S., Yu, X., Kikuchi, A., Asahina, M., & Watanabe, K. N. (2009). Genetic engineering of glycine betaine biosynthesis to enhance abiotic stress tolerance in plants. Plant Biotechnology, 26, 125–134.
Legaria, L., Rajsbaum, R., Munoz-Clares, R. A., Villegas-Sepulveda, N., Simpson, J., & Iturriaga, G. (1998). Molecular characterization of two genes encoding betaine aldehyde dehydrogenase from amaranth. Expression in leaves under short-term exposure to osmotic stress or abscisic acid. Gene, 218, 69–76.
Mattioni, C., Lacerenza, N. G., Troccoli, A., Leonardis, A. M., & Fonzo, N. D. (1997). Water and salt stress-induced alterations in proline metabolism of Triticum durum seedlings. Physiologia Plantarum, 101, 787–792.
McCready, R. M., Guggolz, J., Silviera, V., & Owens, H. S. (1950). Determination of starch and amylose in vegetables: Application to peas. Analytical Chemistry, 22, 1156–1158.
McCue, K. F., & Hanson, A. D. (1992). Salt-inducible betaine aldehyde dehydrogenase from sugar beet: cDNA cloning and expression. Plant Molecular Biology, 18, 1–11.
Mohammadkhani, N., & Heidari, R. (2008). Effects of drought stress on soluble proteins in two maize varieties. Turkey Journal Biology, 32, 23–30.
Murata, N., Mohanty, P. S., Hayashi, H., & Papageorgiou, G. C. (1992). Glycinebetaine stabilizes the association of extrinsic proteins with the photosynthetic oxygen-evolving complex. FEBS Letters, 296, 187–189.
Paiva, C. L. A., & Panek, A. D. (1996). Biotechnological applications of the disaccharide trehalose. Biotechnology Annual Review, 2, 293–314.
Papageorgiou, G. C., & Murarata, N. (1995). The unusually strong stabilizing effects of glycinebetaine on the structure and function in the oxygen-evolving photosystem II complex. Photosynthesis Research, 44, 243–252.
Peng, Z., Lu, Q., & Verma, D. P. S. (1996). Reciprocal regulation of δ1-pyrroline-5- carboxylate synthetase and proline dehydrogenase genes control levels during and after osmotic stress in plants. Molecular and General Genetics, 253, 334–341.
Poustini, K., Siosemardeh, A., & Ranjbar, M. (2007). Proline accumulation as a response to salt stress in 30 wheat (Triticum aestivum L.) cultivars differing in salt tolerance. Genetic Resource Crop Evil, 54, 925–934.
Rascio, A., Platani, C., Scalfati, G., Tonti, A., & Fonzo, N. D. (1994). The accumulation of solutes and water binding strength in durum wheat. Physiologia Plantarum, 90, 715–721.
Rekika, D., Nachit, M. M., Araus, J. L., & Monneveux, P. (1998). Effects of water deficit on photosynthetic rate and osmotic adjustment in tetraploid wheats. Photosynthetica, 35, 129–138.
Sadasivam, S., & Manickam, A. (1992). Biochemical methods for agricultural sciences. New Delhi: Wiley Eastern Ltd. ISBN 8122403883.
Shao, H. B., Liang, Z. S., Shao, M. A., Sun, Q. Z., & Hu, M. (2005). Investigation on dynamic changes of photosynthetic characteristics of 10 wheat (Triticum aestivum L.) genotypes during two vegetative growth stages at water deficits. Colloids Surf B Biointerface, 43, 221–227.
Tatar, O., & Gevrek, M. N. (2008). Influence of water stress on proline accumulation, lipid peroxidation and water content of wheat. Asian journal of plant science, 7, 409–412.
Tian, X. R., & Lei, Y. B. (2007). Physiological responses of wheat seedlings to drought and UV-B radiation, effect of exogenous sodium nitroprusside application. Russian journal of plant physiology, 54, 676–682.
Vendruscolo, A. C. G., Schuster, I., Pileggi, M., Scapim, C. A., Molinari, H. B. C., Marur, C. J., et al. (2007). Stress-induced synthesis of proline confers tolerance to water deficit in transgenic wheat. Journal of Plant Physiology, 164, 1367–1376.
Vogel, G., Fiehn, O., Jean-Richard-dit-Bressel, L., Boller, T., Wiemken, A., Aeschbacher, R. A., et al. (2001). Trehalose metabolism in Arabidopsis: occurrence of trehalose and molecular cloning and characterization of trehalose-6-phosphate synthase homologues. Journal of Experimental Botany, 52, 1817–1826.
Wang, G. P., Li, F., Zhang, J., Zhao, M. R., Hui, Z., & Wang, W. (2010). Overaccumulation of glycine betaine enhances tolerance of the photosynthetic apparatus to drought and heat stress in wheat. Photosynthetica, 48, 30–41.
Weatherley, P. E. (1950). Studies in water relations of cotton plants I, the field measurement of water deficit in leaves. New Phytologist, 49, 81–87.
Xiao, J., Grandillo, S., Ahn, S. N., McCouch, S. R., Tanksley, S. D., Li, J., et al. (1997). Genes from wild rice improved yield. Nature, 384, 223–224.
Yoshiba, (1997). Regulation levels of proline as an osmolyte in plants under water stress. Plant and Cell Physiology, 38, 1095–1102.
Yoshu, Y., Tomohiro, K., Kazuo, N., Kazuko, Y. S., & Kazuo, S. (1997). Regulation of leavels of proline as an osmolyte in plants under water stress. Plant and Cell Physiology, 38(10), 1095–1102.
Zhang, H. P., & Oweis, T. (1999). Water-yield relations and optimal irrigation scheduling of wheat in the Mediterranean region. Agricultural Water Management, 38, 195–211.
Zhao, Y., Aspinall, D., & Paleg, L. G. (1992). Protection of membrane integrity in Medicago sativa L. by glycine betaine against the effects of freezing. Journal of Plant Physiology, 140, 541–543.
Zhu, J. K. (2000). Salt and drought stress signal transduction in plants. Annual Review of Plant Biology, 53, 247–273.
