Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Chất Allelochemical L-DOPA Tăng Cường Sản Xuất Melanin và Giảm Chất Phản Ứng Oxy Trong Rễ Đậu Nành
Tóm tắt
Axit amin không phải protein, L-3,4-dihydroxyphenylalanine (L-DOPA), là chất allelochemical chính được giải phóng từ rễ đậu tây và ảnh hưởng đến sự nảy mầm của hạt và sự phát triển rễ của nhiều loài thực vật. Trong nghiên cứu này, chúng tôi đã đánh giá, ở rễ đậu nành, tác động của L-DOPA lên các hoạt động của các enzyme: polyphenol oxidase (PPO), superoxide dismutase (SOD), peroxidase (POD) và catalase (CAT); chứa siêu oxit anion $$ \left( {{\text{O}}_2^{{\bullet - }}} \right) $$, hydrogen peroxide (H2O2), và hàm lượng melanin; và peroxid hóa lipid. Để thực hiện nghiên cứu này, những cây con 3 ngày tuổi được nuôi trồng trong dung dịch Hoagland nửa độ mạnh (pH 6.0), có hoặc không có 0.1 đến 1.0 mM L-DOPA trong buồng tăng trưởng (ở 25°C, với chu kỳ ánh sáng/tối 12/12 giờ và mật độ photon 280 μmol m−2 s−1) trong 24 giờ. Kết quả cho thấy L-DOPA làm tăng hoạt động của PPO và, hơn nữa, hàm lượng melanin. Hoạt động của SOD và POD tăng, nhưng hoạt động của CAT giảm sau khi tiếp xúc với hóa chất. Hàm lượng của các loài oxy phản ứng (ROS), như $$ {\text{O}}_2^{{\bullet - }} $$ và H2O2, cùng với mức độ peroxid hóa lipid giảm đáng kể dưới tất cả các nồng độ L-DOPA đã được thử nghiệm. Những kết quả này cho thấy L-DOPA đã được hấp thụ bởi rễ đậu nành và biến hóa thành melanin. Chúng tôi kết luận rằng sự giảm nồng độ $$ {\text{O}}_2^{{\bullet - }} $$ và H2O2 cũng như peroxid hóa lipid trong rễ đậu nành là do hoạt động gia tăng của SOD và POD, và có thể cho thấy vai trò chống oxy hóa của L-DOPA.
Từ khóa
#L-DOPA #rễ đậu nành #melanin #oxy phản ứng #enzyme chống oxy hóaTài liệu tham khảo
Abdel-Naser, M. B., Krasagakis, K., Garbe, C., and Eberle, J. 2003. Direct effects on proliferation, antigen expression and melanin synthesis of cultured normal human melanocytes in response to UVB and UVA light. Photodermatol. Photoimmunol. Photomed. 19:122–127.
Albrecht, C., and Kohlenbach, H. W. 1990. L-DOPA content, peroxidase activity, and response to H2O2 of Vicia fava L. and V. narbonensis L. in situ and in vitro. Protoplasma. 154:144–150.
Anaya, A. L. 1999. Allelopathy as a tool in the management of biotic resources in agroecosystems. Crit. Rev. Plant Sci. 18:697–739.
Apel, K., and Hirt, H. 2004. Reactive oxygen species: metabolism, oxidative stress and signal transduction. Annu. Rev. Plant Biol. 55:373–399.
Bubna, G. A., Lima, R. B., Zanardo, D. Y. L., Dos Santos, W. D., Ferrarese, M. L. L., and Ferrarese-Filho, O. 2011. Exogenous caffeic acid inhibits the growth and enhances the lignification of the roots of soybean (Glycine max). J. Plant Physiol. doi:10.1016/j.jplph.2011.03.005.
Cakmak, I., and Horst, W. J. 1991. Effect of aluminum on lipid peroxidation, superoxide dismutase, catalase, and peroxidase activities in root tips of soybean (Glycine max). Physiol. Plant. 83:463–468.
Doblinski, P. M. F., Ferrarese, M. L. L., Huber, D. A., Scapim, C. A., and Ferrarese-Filho, O. 2003. Peroxidase and lipid peroxidation of soybean roots in response to p-coumaric and p-hydroxibenzoic acids. Braz. Arch. Biol. Technol. 46:193–198.
Fujii, Y. 1999. Allelopathy of hairy vetch and Mucuna; their application for sustainable agriculture, pp. 289–300, in C. H. Chou (ed.). Biochemistry and Allelopathy from Organisms to Ecosystems in the Pacific. Academic Sinica, Taipei.
Fujii, Y., Shibuya, T., and Yasuda, T. 1991. L-3,4-dihydroxyphenylalanine as an allelochemical candidate from Mucuna pruriens (L.) DC. var. utilis. Agric. Biol. Chem. 55:617–618.
Furubayashi, A., Hiradate, S., and Fujii, Y. 2005. Adsorption and transformation reactions of L-DOPA in soils. Soil Sci. Plant Nutr. 51:819–825.
Giannopolitis, C. N. and Ries, S. K. 1977. Superoxide dismutases occurrence in higher plants. Plant Physiol. 59:309–314.
Gill, S. S. and Tuteja, N. 2010. Reactive oxygen species and antioxidant machinery in abiotic stress tolerance in crop plants. Plant Physiol. Biochem. 48:909–930.
Golisz, A., Sugano, M., Hiradate, S., and Fujii, Y. 2011. Microarray analysis of Arabidopsis plants in response to allelochemical L-DOPA. Planta. 233:231–240.
Gülçin, I. 2007. Comparison of in vitro antioxidant and antiradical activities of L-tyrosine and L-Dopa. Amino Acids. 32:431–438.
Hachinohe, M., and Matsumoto, H. 2005. Involvement of reactive oxygen species generated from melanin synthesis pathway in phytotoxic action of L-dopa. J. Chem. Ecol. 31:237–246.
Hachinohe, M., and Matsumoto, H. 2007a. Involvement of melanin synthesis and reactive oxygen species in phytotoxic action of L-DOPA in carrot cells. Crop Prot. 26:294–298.
Hachinohe, M., and Matsumoto, H. 2007b. Mechanism of selective phytotoxicity of L-3,4-dihydroxyphenylalanine (L-DOPA) in barnyardglass and lettuce. J. Chem. Ecol. 33:1919–1926.
Hachinohe, M., Sunohara, Y., and Matsumoto, H. 2004. Absorption, translocation and metabolism of L-DOPA in barnyard grass and lettuce: their involvement in species-selective phytotoxic action. Plant Growth Reg. 43:237–243.
Hsu, Y. T. and Kao, C. H. 2007. Heat shock-mediated H2O2 accumulation and protection against Cd toxicity in rice seedlings. Plant Soil. 300:137–147.
Kruk, L., Lichszteld, K., Bounias, M., Kladna, A., and Krubera-Nowakowska, L. 1999. Formation of active oxygen species during autoxidation of DOPA. Chemosphere. 39:443–453.
Moller, I. M., Jensen, P. E., and Hansson, A. 2007. Oxidative modifications to cellular components in plants. Annu. Rev. Plant Biol . 58:459–481.
Muñoz-Muñoz, J. L., Acosta-Motos, J. R., Garcia-Molina, F., Varon, V., Garcia-Ruíz, P. A., Tudela, J., Cargia-Cánovas, F., and Rodrígues-López, J. N. 2010. Tyrosinase inactivation in its action on Dopa. Biochim. Biophys. Acta. 1804:1467–1475.
Nishihara, E., Parvez, M. M. Araya, H., and Fujii, Y. 2004. Germination growth response of different plant species to the allelochemical L-3,4-dihydroxyphenylalanine (L-DOPA). Plant Growth Reg. 42:181–189.
Nishihara, E., Parvez, M. M. Araya, H., Kawashima, S., and Fujii, Y. 2005. L-3-(3,4-dihydroxyphenyl)alanine (L-DOPA), an allelochemical exuded from velvetbean (Mucuna pruriens) roots. Plant Growth Reg. 45:113–120.
Oktay, M., Küfreviolu, I., Kocaçalişkan, I., and Şakirolu, H. 1995. Polyphenoloxidase from Amasya apple. J. Food Sci. 60:494–496.
Pattison, D. I., Dean, R. T., and Davies, M. J. 2002. Oxidation of DNA, proteins and lipids by DOPA, protein-bound DOPA, and related catechol(amine)s. Toxicology. 177:23–37.
Randhir, R., Vattem, D. A., and Shetty, K. 2006. Antioxidant enzyme response studies in H2O2 stressed porcine muscle tissue following treatment with fava bean sprout extract and L-DOPA. J. Food Biochem. 30:671–698.
Rehr, S. S., Janzen, D. H., and Feeny, P. P. 1973. L-DOPA in legume seeds: a chemical barrier to insect attack. Science. 181:81–82
Reigosa, M. J. and Pazos-Malvido, E. 2007. Phytotoxic effects of 21 plant secondary metabolites on Arabidopsis thaliana germination and root growth. J. Chem. Ecol. 33:1456–1466.
Riley, P. A. 1997. Melanin. Int. J. Biochem. Cell Biol. 29:1235–1239.
Soares, A. R., Ferrarese, M. L. L., Siqueira, R. C., Böhm, F. M. L. Z., and Ferrarese-Filho, O. 2007. L-DOPA increases lignification associated with Glycine max root growth-inhibition. J. Chem. Ecol. 33:265–275.
Spencer, J. P., Jenner, A., Butler, J., Aruoma, O. I., Dexter, D. T., Jenner, P., and Halliwell, B. 1996. Evaluation of the pro-oxidant and antioxidant actions of L-DOPA and dopamine in vitro: implications for Parkinson’s disease. Free Radic. Res. 24:95–105.
Tada, M., Rohno, M., and Niwano, Y. 2010. Scavenging or quenching effect of melanin on superoxide anion and singlet oxygen. J. Clin. Biochem. Nutr. 46:224–228.
Tománkóva, K., Luhová, L., Petrvalsky, M., Pec, P., and Lebeda, A. 2006. Biochemical aspects of reactive oxygen species formation in the interaction between Lycopersicon spp. and Oidium neolycopersici. Physiol. Mol. Plant Pathol. 68:22–32.
Topal, S., and Kocaçalişkan, I. 2006. Allelopathic effects of DOPA against four weed species. DPÜ Fen Bil. Enst. Dergisi. 11:27–32.
Tu, Y. G., Sun, Y. A., Tian, Y. G., Xie, M. Y., and Chen, J. 2009. Physicochemical characterisation and antioxidant activity of melanin from the muscles of taihe black-bone silky fowl (Gallus gallus domesticus Brisson). Food Chem. 114:1345–1350.
Wang, Z., Dillon, J., and Gaillard, E. R. 2006. Antioxidant properties of melanin in retinal pigment epithelial cells. Photochem. Photobiol. 82:474–479.
Weir, T. L., Park, S. W., and Vivanco, J. M. 2004. Biochemical and physiological mechanisms mediated by allelochemicals. Curr. Opin. Plant Biol. 7:472–479.
Wu, Y. X., and Von Tiedemann, A. 2002. Impact of fungicides on active oxygen species and antioxidant enzymes in spring barley (Hordeum vulgare L.) exposed to ozone. Environ. Pollut. 116:37–47.
Zanardo, D. I. L., Lima, R. B., Ferrarese, M. L. L., Bubna, G. A., and Ferrarese-Filho, O. 2009. Soybean root growth inhibition induced by p-coumaric acid. Environ. Exp. Bot. 66:25–30.