Влияние стрессовых воздействий в ризосфере на состав свободных аминокислот в тканях сосны обыкновенной

Автор: Судачкова Н.Е., Милютина И.Л., Романова Л.И.

Журнал: Журнал стресс-физиологии и биохимии @jspb

Статья в выпуске: 2 т.3, 2007 года.

Бесплатный доступ

Проведено сравнительное исследование содержания свободных аминокислот в хвое и лубе ствола и корней 8-13- летнего самосева Pinus sylvestris L. в Центральной Сибири в естественных условиях и в опыте, имитирующем влияние длительно-сезонной или вечной мерзлоты, почвенной засухи и корневой гипоксии, сопутствующей заболачиванию, с целью выявления адаптивных изменений состава этих метаболитов в условиях стресса. Все виды стрессовых воздействий изменяют общее содержание свободных аминокислот в тканях различных морфологических частей дерева: охлаждение корневой системы вызывает депонирование свободных аминокислот в надземной части дерева, водный дефицит стимулирует накопление аминокислот в лубе корней, затопление снижает уровень аминокислот во всех тканях. Под действием различных стрессоров изменяется соотношение в группе аминокислот, метаболическим предшественником которых является глутаминовая кислота (у-аминомасляная (ГАМК), пролин, аргинин, цитруллин и орнитин). Холодовой стресс в ризосфере вызвал накопление ГАМК в период оттаивания почвы в хвое и в стволе, но не в корнях. Умеренный дефицит влаги не оказал влияния на уровень ГАМК, затопление вызвало накопление ГАМК лишь в молодой хвое. Максимальные превышения над контролем отмечены для суммы аргинина и его метаболических предшественников цитруллина и орнитина. Группа этих соединений может рассматриваться как стрессовые метаболиты для сосны обыкновенной, но специфичность депонирования этих аминокислот при водном стрессе требует дополнительных доказательств. Поскольку аккумуляция пролина обнаруживается в отдельные сроки наблюдений в разных тканях под влиянием всех исследуемых стрессоров, специфичность пролина как индикатора водного стресса в тканях сосны обыкновенной спорна. Нарушение донорно-акцепторных связей в опыте с охлаждением приводит к накоплению аминокислот в лубе ствола, при засухе - в лубе корней.

Еще

Охлаждение, свободные аминокислоты, сосна обыкновенная

Короткий адрес: https://sciup.org/14323959

IDR: 14323959

Список литературы Влияние стрессовых воздействий в ризосфере на состав свободных аминокислот в тканях сосны обыкновенной

Барахтенова,Л.А.(1991)Диагностика устойчивости сосновых лесов при техногенном загрязнении. Сиб. биол. жури. Изв.СО АН СССР,.6,46-55
Бритиков, Е.А. (1975).-Биологическая роль пролина. М.: Наука.-87 с.
Измайлов, С.Ф. (1986).-Азотный обмен в растениях. М.:Наука.-320 с.
Судачкова, Н.Е., Милютина, И.Л., Кудашова, Ф.Н., Семенова, ГЛ., Кожевникова Н.Н. (1996) Влияние засухи на состав свободных аминокислот в тканях сосны обыкновенной и лиственницы сибирской. Лесоведение, 3, 57-67.
Судачкова, Н.Е., Милютина, И.Л., Романова, Л.И., Семенова, Г.П. (2005) Влияние низкой температуры почвы на морфогенез вегетативных органов Pinus sylvestris {Pinaceae). Бот. журн., 90, 1436-1444.
Судачкова, Н.Е., Милютина,И.Л., Семенова, Г.П., Кожевникова, Н.Н. (1990) Влияние экологических стрессов на состав метаболитов в сеянцах сосны обыкновенной Лесоведение, 4, 40-44.
Судачкова, Н.Е., Шеин, И.В., Романова, Л.И. и др. (1997)Биохимические индикаторы стрессового состояния древесных растений. Новосибирск: Наука, Сибирское предприятие РАН, 174 с.
Шевякова, Н.И. (1983) Метаболизм и физиологическая роль пролина в растениях при водном и солевом стрессе. Физиол. рост., 30, 768-783.
Aurisano, N., Bertani, A. and Reggiani, R. (1995) Anaerobic accumulation of 4-aminobutyrate in rice seedlings; causes and significance. Phytochemistry, 38, 1147-1150.
Bown, A.W. and Shelp, B.J. (1997) The metabolism and function of gamma-aminobutyric acid. Plant Physiol, 115, 1-5.
Chu, T.M., Aspinall, D. and Paleg, L.G. (1974) Stress metabolism. VI. Temperature stress and the accumulation of proline in barley and radish. Austral. J. Plant Physiol., 1, 87-97. Cyr, D.R., Buxton, G.F., Webb, D.P. and Dumbroff E.B. (1990) Accumulation of free amino acids in the shoots and roots of three northern conifers during drought. Tree Physiol, 6, 293-303.
Diaz, P., Borsani, O., Marquez, A. and Monza, J. (2005) Nitrogen metabolism in relation to drought stress responses in cultivated and model Lotus species. Lotus Newsletter, 356, 83-92.
Durzan D.J. (2002) Stress-induced nitric oxide and adaptive plasticity in conifers./. For. Scl, 48, 281-291.
Gates, С.Т., Williams, W.T. and Court, R.D. (1971) Effect of draughting and chilling on maturation and chemical composition of Townsville Stilo (Stylosanthes humilis). Aust. J. Agricult. Res., 22, 369-381.
Gleeson, D., Lelu-Walter, M.A. and Parkinson, M. (2004) Influence of exogenous proline on embriogenic cultures of larch (Larix leptoeuropaea Dengler.), spruce (Picea sitchensis (Bong.) Carr.) and oak (Quercus robur L.) subjected to cold and salt stress. Ann.For.Sci http://Ann.For.ScL>, 61, 125-128.
Hanson, A.D., Rathinasbapathi, В., Rivoal, J., Burnet M., Dillon M.O. and Gage D.A. (1994) Osmoprotective compounds in the Plambaginaceae: a natural experiment in metabolic engineering of stress tolerance Proc. Natl. Acad. Sci USA, 91, 306-310.
Kawasaki, S., Chikahiro, M., Kohchi, Т., Fujii, S., Uchida, M. and Yokota, A. (2000) Responses of wild watermelon to drought stress accumulation of an ArgE homologue and citralline in leaves during water deficit. Plant Cell Physiol, 41, 864-873.
Liu, J-H., Kitashiba, H., Wang, J., Ban, Y. and Moriguchi, T. (2007) Polyamines and their ability to provide environmental stress tolerance to plants. Plant Biotech., 24, 117-126.
Kinnersley, A.M. and Lin, F. (2000) Receptor modifiers indicate that 4-aminobutyric acid (GABA) is a potential modulator of ion transport in plants. Plant Growth Regul, 32, 65-76.
Micallef, B.J. and Shelp, B.J. (1989) Arginine metabolism in developing soybean cotyledons. II. Biosynthesis. Plant Physiol, 90, 631-634.
Oda, A, Shimizu, M., Kuroha, T. and Satoh, S. (1990) Induction of xylem sap methylglycine by drought and rewatering treatment and its inhibitory effect on the growth and development of plant organs. Physiol. Plant., 6, 293-303.
Odium, K.D., Blake, T.J., Kim, Y.T. and Gleram, С. (1993) Influence of photoperiod and temperature on frost hardiness and free amino acid concentrations in black spruce seedlings. Tree Physiol, 13, 275-282.
Ohlund, J. and Nasholm, T. (2001) Growth of conifer seedlings on organic and inorganic nitrogen sourses. Tree Physiol, 21,1319-1326.
Raymond, M.J. and Smirnoff, N. (2002) Proline metabolism and transport in maize seedlings at low water potential. Ann. Bot., 89, 813-823.
Satya Narayan, V. and Nair, P. M. (1990) Metabolism, enzymology and possible roles of 4-aminobutyrateinhigherplants. Phytochemistry, 29, 367-375.
Schlee, D. (1986) Wirkung von abiogenen Stressoren auf Proteinabbau und Proteinsynthese in hoheren Pflanzen. Biol. Rundsch., 24, 293-313
Shelp, B.J., Bown, A.W. and McLean, M. D. (1999) Metabolism and functions of gammaaminobutyric acid. Trends Plant Scl, 4, 446-452.
Shvaleva, A.L., Costa, E.„Silva, F., Breia, E., Jouve, L., Hausman, J.F., Almeida, M.H., Maroco, J.P., Rodrigues, M.R., Pereira, J.S. and Chaves, M.M. (2005) Metabolic responses of water deficit in two Eucaliptus globulus clones with contrasting drought sensitivity. Tree Physiol, 26, 239-248.
Stewart, G.R. and Larcher, F. 1980 Accumulation of amino acids and related compounds in relation to environmental stress. In Miflin, B.J. (ed.), The Biochemistry of plants. N.Y., Academic Press, pp 609-635.
Streeter, J.G. and Thompson, J.F. (1972) Anaerobic accumulation of γ-aminobutyric acid and alanine in radish leaves (Raphanus sativus L.). Plant Physiol, 49, 572-578.
Sudachkova, N.E., Milyutina, I.L. and Semenova, G.P. (2002) Influence of water deficit on contents of carbohydrates and nitrogenous compounds in Pinus sylvestris L. and Larix sibirica Ledeb. tissues. Eurasian J. For. Res., 4. 1-11.
Wallace, W., Secor, J. and Schrader, L.E. (1984) Rapid accumulation of gamma-aminobutyric acid and alanine in soybean leaves in response to an abrupt transfer to lower temperature, darkness, or mechanical manipulation. Plant Physiol, 75,170-175.
Wang, H.L., Lee, P.D., Liu, L.F. and Su, J.C. (1999) Effect of sorbitol induced osmotic stress on the changes of carbohydrate and free amino acid pools in sweet potato cell suspension cultures. Bot. Bull. Acad. Sin., 40, 219-225.

Еще

Статья обзорная