Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Vai trò của các thành phần hạt trong sự phát triển của cây mầm lúa mạch dưới áp lực muối
Tóm tắt
Endosperm của ngũ cốc cung cấp chất dinh dưỡng cho sự phát triển của cây mầm. Tuy nhiên, ảnh hưởng của các thành phần hạt trong việc thiết lập cây mầm dưới áp lực muối vẫn chưa được khám phá đầy đủ. Trong nghiên cứu này, 60 dòng lai tổ hợp lúa mạch được tạo ra từ phép lai giữa Lewis × Karl đã được trồng trong bốn môi trường khác nhau, và các thành phần hạt như tinh bột, protein hòa tan tổng số, phytate, phenolic tổng số, flavonoid tổng số và photpho vô cơ tổng số đã được xác định trong các hạt được thu hoạch. Hạt của mỗi dòng từ bốn môi trường cũng đã được thử nghiệm để đánh giá sự phát triển của cây mầm trong điều kiện mặn với nồng độ NaCl từ 0 đến 400 mM. Chiều dài rễ và thân sau 7 ngày giảm dần khi nồng độ muối tăng. Các mối tương quan giữa các thành phần hạt và chiều dài rễ hoặc chiều dài thân đã được xác lập cho cả bốn nguồn hạt. ANOVA cho thấy có ảnh hưởng đáng kể từ môi trường/nguồn gốc đối với cả thành phần hạt và sự phát triển của cây mầm, mặc dù sự phát triển của cây mầm bị ảnh hưởng ít hơn bởi môi trường sản xuất hạt. Mô hình hóa chiều dài cây mầm qua nhiều nồng độ muối cho mỗi nguồn hạt cho thấy môi trường có đường cong phát triển rễ chịu mặn tốt nhất là môi trường có hàm lượng photpho hạt cao nhất. Các mối tương quan giữa các thành phần hạt và các đặc điểm phát triển của cây mầm đã làm nổi bật phytate và photpho vô cơ tổng số như là những thành phần chính cho sự phát triển của cây mầm dưới nồng độ muối trung bình. Hàm lượng phytate trong hạt có lợi cho sự phát triển của cây mầm, ngay cả trong điều kiện mặn cao, cho thấy vai trò bổ sung của thành phần hạt này trong các điều kiện phát triển căng thẳng, có thể liên quan đến khả năng chức năng của nó như một nguồn osmolyte.
Từ khóa
#ngũ cốc #lúa mạch #cây mầm #áp lực muối #phytate #photpho vô cơ #phát triển của cây mầmTài liệu tham khảo
Al-Karaki, G.N. 1997. Barley response to salt stress at varied levels of phosphorus. J. Plant Nutr. 20:1635–1643.
Andaya, V.C., Mackill, D.J. 2003. Mapping of QTLs associated with cold tolerance during the vegetative stage in rice. J. Exp. Bot. 54:2579–2585.
Hajlaoui, H., Ayeb, N.E., Garrec, J.P., Denden, M. 2010. Differential effects of salt stress on osmotic adjustment and solutes allocation on the basis of root and leaf tissue senescence of two silage maize (Zea mays L.) varieties. Ind. Crop. Prod. 31:122–130.
Hatzig, S.V., Frisch, M., Breuer, F., Nesi, N., Ducournau, S., Wagner, M.H., Leckband, G., Abbadi, A., Snowdon, R.J. 2015. Genome-wide association mapping unravels the genetic control of seed germination and vigor in Brassica napus. Front. Plant Sci. 6:221
Howard, T.P., Fahy, B., Craggs, A., Mumford, R., Leigh, F., Howell, P., Greenland, A., Smith, A.M. 2012. Barley mutants with low rates of endosperm starch synthesis have low grain dormancy and high susceptibility to preharvest sprouting. New Phyto. 194:158–167.
Hund, A., Fracheboud, Y., Soldati, A., Frascaroli, E., Salvi, S., Stamp, P. 2004. QTL controlling root and shoot traits of maize seedlings under cold stress. Theoret. Appl. Genetics. 109:618–629.
Joosen, R.V.L., Kodde, J., Willems, L.A.J., Ligterink, W., van der Plas, L.H.W., Hilhorst, H.W.M. 2010. Germinator: a software package for high-throughput scoring and curve fitting of Arabidopsis seed germination. Plant J. 62:148–159.
Joshi, R., Ramanarao, M.V., Baisakh, N. 2013. Arabidopsis plants constitutively overexpressing a myo-inositol 1-phosphate synthase gene (SaINO1) from the halophyte smooth cordgrass exhibits enhanced level of tolerance to salt stress. Plant Physiol. Biochem. 65:61–66.
Kaymak, H.C. 2012. The relationships between seed fatty acids profile and seed germination in cucurbit species. Zemdirbyste. 99:299–304.
Klages, K., Boldingh, H., Smith, G.S. 1999. Accumulation of myo-inositol in actinidia seedlings subjected to salt stress. Ann. Bot. 84:521–527.
Mansour, M.M.F. 2000. Nitrogen containing compounds and adaptation of plants to salinity stress. Biol. Plant. 43:491–500.
Meis, S.J., Fehr, W.R., Schnebly, S.R. 2003. Seed source effect on field emergence of soybean line with reduced phytate and raffinose saccharides. Crop Sci. 43:1336–1339.
Michell, R.H. Evolution of the diverse biological roles of inositols. In: Biochem. Soc. Symp. 2007.
Nasri, N., Kaddour, R., Rabhi, M., Plassard, C., Lachaal, M. 2011. Effect of salinity on germination, phytase activity and phytate content in lettuce seedling. Acta Physiol. Plant. 33:935–942.
Piwowarczyk, B., Tokarz, K., Kamińska, I. 2016. Responses of grass pea seedlings to salinity stress in in vitro culture conditions. Plant Cell. Tiss. Org. 124:227–240.
Raboy, V. 2009. Approaches and challenges to engineering seed phytate and total phosphorus. Plant Sci. 177:281–296.
Raychaudhuri, A., Majumder, A.L. 1996. Salinity-induced enhancement of L-myo-inositol 1-phosphate synthase in rice (Oryza sativa L.). Plant Cell Environ. 19:1437–1442.
Rose, T.J., Liu, L., Wissuwa, M. 2013. Improving phosphorus efficiency in cereal crops: Is breeding for reduced grain phosphorus concentration part of the solution? Front. Plant Sci. 4:444
Saxena, S.C., Salvi, P., Kaur, H., Verma, P., Petla, B.P., Rao, V., Kamble, N., Majee, M. 2013. Differentially expressed myo-inositol monophosphatase gene (CaIMP) in chickpea (Cicer arietinum L.) encodes a lithium-sensitive phosphatase enzyme with broad substrate specificity and improves seed germination and seedling growth under abiotic stresses. J. Exp. Bot. 64:5623–5639.
Schneider, S., Schneidereit, A., Kai, R.K., Hajirezaei, M.R., Gramann, M., Hedrich, R., Sauer, N. 2006. Arabidopsis inositol transporter4 mediates high-affinity H+ symport of myoinositol across the plasma membrane. Plant Physiol. 141:565
Suzuki, M., Tanaka, K., Kuwano, M., Yoshida, K.T. 2007. Expression pattern of inositol phosphate-related enzymes in rice (Oryza sativa L.): Implications for the phytic acid biosynthetic pathway. Gene 405:55–64.
Talbi Zribi, O., Abdelly, C., Debez, A. 2011. Interactive effects of salinity and phosphorus availability on growth, water relations, nutritional status and photosynthetic activity of barley (Hordeum vulgare L.). Plant Biol. 13:872–880.
Tan, L., Chen, S., Wang, T., Dai, S. 2013. Proteomic insights into seed germination in response to environmental factors. Proteomics 13:1850–1870.
Voigt, E.L., Almeida, T.D., Chagas, R.M., Ponte, L.F.A., Viégas, R.A., Silveira, J.A.G. 2009. Source-sink regulation of cotyledonary reserve mobilization during cashew (Anacardium occidentale) seedling establishment under NaCl salinity. J. Plant Physiol. 166:80–89.
Wang, F., Rose, T., Jeong, K., Kretzschmar, T., Wissuwa, M. 2016. The knowns and unknowns of phosphorus loading into grains, and implications for phosphorus efficiency in cropping systems. J. Exp. Bot. 67:1221–1229.
White, P.J., Veneklaas, E.J. 2012. Nature and nurture: the importance of seed phosphorus content. Plant Soil 357:1–8.
Witzel, K., Weidner, A., Surabhi, G.K., Varshney, R.K., Kunze, G., Buck-Sorlin, G.H., Börner, A., Mock, H.P. 2010. Comparative analysis of the grain proteome fraction in barley genotypes with contrasting salinity tolerance during germination. Plant Cell Environ. 33:211–222.
Xu, E., Chen, M., He, H., Zhan, C., Cheng, Y., Zhang, H., Wang, Z. 2016. Proteomic analysis reveals proteins involved in seed imbibition under salt stress in rice. Front. Plant Sci. 7
Xue, W., Yan, J., Zhao, G., Jiang, Y., Cheng, J., Cattivelli, L., Tondelli, A. 2017. A major QTL on chromosome 7HS controls the response of barley seedling to salt stress in the Nure × Tremois population. BMC Genet. 18:79
Xue, W.T., Gianinetti, A., Wang, R., Zhan, Z.J., Yan, J., Jiang, Y., Fahima, T., Zhao, G., Cheng, J.P. 2016. Characterizing barley seed macro- and micro-nutrients under multiple environmental conditions. Cereal Res. Commun. 44:639–649.
Zhang, H., Irving, L.J., McGill, C., Matthew, C., Zhou, D., Kemp, P. 2010. The effects of salinity and osmotic stress on barley germination rate: sodium as an osmotic regulator. Ann. Bot. 106:1027–1035.
Zhang, M., Nyborg, M., McGill, W.B. 1990. Phosphorus concentration in barley (Hordeum vulgare L.) seed: Influence on seedling growth and dry matter production. Plant Soil 122:79–83.
Zhou, S., Sekizaki, H., Yang, Z.H., Sawa, S., Pan, J. 2010. Phenolics in the seed coat of wild soybean (Glycine soja) and their significance for seed hardness and seed germination. J. Agr. Food Chem. 58:10972–10978.
Zhu, M., Zhou, M., Shabala, L., Shabala, S. 2015. Linking osmotic adjustment and stomatal characteristics with salinity stress tolerance in contrasting barley accessions. Funct. Plant Biol. 42:252–263.