Влияние температуры на активность липоксигеназы в разновидностях Triticum aestivum L., отличающихся устойчивостью к абиотическим стрессорам

Влияние температуры на активность липоксигеназы в разновидностях Triticum aestivum L., отличающихся устойчивостью к абиотическим стрессорам

Автор: Бабенко Л.М.

Журнал: Журнал стресс-физиологии и биохимии @jspb

Статья в выпуске: 4 т.13, 2017 года.

Бесплатный доступ

Проанализированы эффекты высоких (+ 400 ° С, 2 ч) и низких положительных (+ 40 ° С, 2 ч) температур на активность липоксигеназы в разновидностях Triticum aestivum L., отличающихся своей стойкостью к абиотическим стрессорам. Впервые 9-липоксигеназная активность была идентифицирована в надземной части и корнях 14-дневных растений трех новых сортов озимой пшеницы, отобранных в Украине. Увеличение активности липоксигеназы как в надземной, так и в корневой частях растения оказалось неспецифическим ответом на гипертермию и гипотермию. Интенсивность реакции на тепловой стресс была значительно выше, чем у холодных эффектов. В надземной части жаростойкого сорта Yatran 60 кратковременная гипертермия вызывала четырехкратное увеличение активности липоксигеназы с рНопр5,5 и шестикратное увеличение активности липоксигеназы с рНопт 6.3. Активность липоксигеназы с рНопр в корнях возрастала в полтора раза. Активность липоксигеназы с рНопт 7,0 в надземной части морозостойкого сорта Володарка, подвергнутого гипертермии, увеличилась в полтора раза, а активность липоксигеназы с рНопт 6,0 - 1,3 раза, а в корнях активность липоксигеназы с рНопт 6,5 увеличилась на три время. В надземной части экологически гибкого сорта Подолянка, подвергнутого кратковременной гипертермии, активность липоксигеназы с рНопт 7.5 увеличивалась в полтора раза, липоксигеназа с рНопт в 5,5 - 1,7 раза, а в корнях активность липоксигеназы с рНопт 6,5 - почти в два раза. Наиболее выраженный ответ на гипертермию произошел в жаростойкой разновидности Ятран 60. Обсуждаются перспективы использования липоксигеназы в качестве маркера устойчивости растений, а также возможное вовлечение липоксигеназной активности в формирование механизмов адаптации клеток.

Еще

Короткий адрес: https://sciup.org/14324024

IDR: 14324024

Список литературы Влияние температуры на активность липоксигеназы в разновидностях Triticum aestivum L., отличающихся устойчивостью к абиотическим стрессорам

  • Andreou A, Feussner I. (2009) Lipoxygenases -Structure and reaction mechanism. Phytochemistry, 70(13-14), 1504-1510
  • Austin J.R., Frost E., Vidi P.A, Kessler F., Staehelin L.A. (2006) Plastoglobules are lipoprotein subcompartments of the chloroplast that are permanently coupled to thylakoid membranes and contain biosynthetic enzymes. PlantCell, 18, 1693-1703
  • Babenko L.М., Kosakivska I.V., Skaterna T.D. (2015) Jasmonic acid: a role in the regulation of biotechnology and biochemical processes in plants. Biotechnologia acta, 8(2), 36-51
  • Babenko L.М., Kosakivska I.V., Akimov Yu.A., Klymchuk D.O., Skaternya T.D.(2014) Еffect of temperature stresses on pigment content, lipoxygenase activity and cell ultrastructure of winter wheat seedlings. Genetics and plant physiology, 4 (1-2), 117-125
  • Babenko L.М., Shcherbatiuk M.M., Skaterna T.D, Kosakivska I.V. (2017) Lipoxygenases and their metabolites in formation of plant stress tolerance. Ukr. Biochem. J., 89(1), 5-21
  • Barlow K.M., Christy B.P., O’Leary G.J., Riffkin P.A., Nuttall J.G. (2015) Simulating the impact of extreme heat and frost events on wheat crop production: a review. Field Crops Res., 17, 109-119
  • Borrego Е.J., Kolomiets M.V. 2016 Synthesis and Functions of Jasmonates in Maize. Plants., 5(4), 41-69
  • Borrego E.J., Kolomiets M.V. (2012) Lipid-mediated signaling between fungi and plants. In Biocommunication of Fungi; Springer: New York, NY, USA, 249-260
  • Bradford M. M. (1976) A rapid and sensitive method for the quantitation of microgram quantities of protein utilizing the principle of protein-dye binding. Anal. Biochem., 72(2), 248 -254
  • Braidot E., Petrussa E., Micolini S. (2004) Biochemical and immunochemical evidences for the presence of lipoxygenase in plant mitochondria. J. Exp. Bot., 55(403), 1655-1662
  • Chan T., Shimizu Y., Pospíšil P., Nijo N., Fujiwara A., Taninaka Y. (2012) Control of photosystem II: Lipid peroxidation accelerates photoinhibition under excessive illumination. PLoS ONE., 7(12), 52100
  • Christensen S.A., Kolomiets M.V. (2011) The lipid language of plant-fungal interactions. Fungal Genet. Biol., 48, 4-14
  • Davoine C., Falletti O., Douki T., Iacazio G., Ennar N., Montillet J.-L., Triantaphylidès C. (2006) Adducts of oxylipin electrophiles to glutathione reflect a 13 specificity of the downstream lipoxygenase pathway in the tobacco hypersensitive response. Plant Physiol., 140(4), 1484-1493
  • Feussner I., Wasternack C. (2002) The lipoxygenase pathway. Annu. Rev. Plant Biol. 53, 275-297
  • Ghanem M. E., Ghars M. A., Frettinger P., PérezAlfocea F., Lutts S., Wathelet J.-P., du Jardin P., Fauconnier M.-L. (2012) Organ-dependent oxylipin signature in leaves and roots of salinized tomato plants (Solanum lycopersicum). J. Plant Physiol., 169(11), 1090-1101
  • Gibian M.J., Vandenberg P. (1987) Product yield in oxygenation of linoleate by soybean lipoxygenase: The value of the molar extinction coefficient in the spectrophotometric assay. Anal. Biochem., 163(2), 343-349
  • Hatfield J., Prueger J. (2015) Temperature extremes: Effect on plant growth and development. Weather and Climate Extremes., 10, 4-10
  • Hurkman W.J., Wood D.F. (2011) High temperature during grain fill alters the morphology of protein and starch deposits in the starchy endosperm cells of developing wheat (Triticum aestivum L.) grain. J. Agric. Food Chem. 59(9), 4938-4946
  • Ivanov I, Heydeck D, Hofheinz K, Roffeis J, O'Donnell VB, Kuhn H, Walther M. (2010) Molecular enzymology of lipoxygenases. Arch Biochem Biophys. 503(2), 161-174
  • Joo Y-C., Oh D-K. (2012) Lipoxygenases: Potential starting biocatalysts for the synthesis of signaling compounds. Biotechnol. Advances. 30, 1524-1532
  • Kosakivska I.V., Babenko L.M., Ystinova A.U., Skaterna T.D., Demievska K. (2012) The influence of temperature conditions on lipoxygenase activity in seedling of rape Brassica napus var. Oleifera. Dopovidi Nats. Acad. Nauk Ukrainy., 6, 134-137 (In Ukrainian)
  • Kulkarni S., Das S., Funk C. (2002) Molecular basis of the specific subcellular localization of the C2-like domain of 5-lipoxygenase. J. Biol. Chem., 277(15), 13167-13174
  • Lоhelaid H., Järving R., Valmsen K., Varvas K., Kreen M., Järving I., Samel N. (2008) Identification of a functional allene oxide synthase-lipoxygenase fusion protein in the soft coral Gersemia fruticosa suggests the generality of this pathway in octocorals. Biochim. Biophys. Acta., 1780(2), 315-321. (In Ukrainian)
  • Meng K., Hou Y., Han Y, Ban Q., He Y., Suo J., Rao J. (2017) Exploring the Functions of 9-Lipoxygenase (DkLOX3) in Ultrastructural Changes and Hormonal Stress Response during Persimmon Fruit Storage Int. J. Mol. Sci., 18(3), 589-592
  • Morgun V.V., Sanin E.V., Shvartau V.V. (2009) The club has 100 centners. Varieties and technologies of cultivation of high harvests of winter wheat. Kyiv: Logos.: 87p. (In Ukrainian)
  • Mosblech A., Feussner I., Heilmann I. (2009) Oxylipins: structurally diverse metabolites from fatty acid oxidation. Plant Physiol. Biochem., 47, 511-517
  • Pokotylo IV, Kolesnikov YS, Derevyanchuk MV, Kharitonenko AI, Kravets V.S. (2015) Lipoxygenases and plant cell metabolism regulation. Ukr Biochem J. 87(2), 41-55.
  • Porta H., Rocha-Sosa M. (2002) Plant lipoxygenases. Physiological and molecular features. Plant Physiol., 130(1), 15-21
  • Roy S., Maheshwari N, Chauhan R., Kumar Sen N. (2011) Structure prediction and functional characterization of secondary metabolite proteins of Ocimum. Bioinformation. 6(8), 315-319
  • Savchenko T.V., Zastrijnaja O.M., Klimov V.V. (2014) Oxylipins and Plant Abiotic Stress Resistance. Biochemistry (Mosc.), 79(4), 362-375
  • Stumpe M, Feussner I. (2006) Formation of oxylipins by CYP74 enzymes. Phytochemical Reviews, 5, 347-357
  • Thivierge K., Prado A., Driscoll B. T., Bonneil É., Thibault P., Bede J. C. (2010) Caterpillarand salivary-specific modification of plant proteins. J. Proteome Res., 9(11), 5887-5895
  • Tiwari A., Avashthi H, Jha R., Srivastava A., Garg V., Pramod Ramteke W., Kumar A. (2016) Insights using the molecular model of Lipoxygenase from Finger millet (Eleusine coracana (L.)) Bioinformation, 12(3), 156-164
  • Van der Ent S., Van Wees S. C., Pieterse С. M. (2009) Jasmonate signaling in plant interactions with resistance-inducing beneficial microbe. Phytochemistry, 70, 1581-1588
  • Van der Schoot C., Paul L., Paul S., Rinne P. (2011) Plant lipid bodies and cell-cell signaling. A new role for an old organelle? Plant Signal Behav., 6(11), 1732-1738
  • Vidi P.A, Kanwischer M., Baginsky S., Austin J.R., Csucs G., Dormann P., Kessler F, Brehein C. (2006) Tocopherol cyclase (VTE1) localization and vitamin E accumulation in chloroplast plastoglobule lipoprotein particles. J Biol Chem., 281(16), 11225-11234
  • Wasternack C. (2007) Jasmonates: an update on biosynthesis, metabolism, and signaling by proteins activating and repressing transcription. Ann Bot., 100(4), 681-697
  • Youn B., Sellhorn G. E., Mirchel R. J., Gaffney B. J., Grimes H. D., Kang C. (2006) Crystal structures of vegetative soybean lipoxygenase VLX-B and VLX-D, and comparisons with seed isoforms LOX-1 and LOX-3. Proteins: Structure, Function, and Bioinformatics., 65(4), 1008-1020
Еще
Статья научная
QR-код для установки приложения SciUp Наведите камеру и скачайте бесплатное приложение SciUp