Changes in Ascorbate Content and Its Metabolism Gene Expression Pattern in Garlic Allium sativum L. Leaves in Response to Cold Stress

Мұқаба

Дәйексөз келтіру

Толық мәтін

Ашық рұқсат Ашық рұқсат
Рұқсат жабық Рұқсат берілді
Рұқсат жабық Тек жазылушылар үшін

Аннотация

In two winter garlic (Allium sativum L.) cultivars, the expression of genes encoding key enzymes of the L-galactose pathway of ascorbate (AA) biosynthesis (VTC2, GPP, GalDH, GalLDH) and genes encoding AA recycling from oxidized forms (MDHAR1, MDHAR4, MDHAR5) was determined in the dynamics (0, 2, 4, 6, and 24 h) of short-term (24 h) cold (2°C) stress. It was found that in the leaf tissue of both cultivars (Sarmat and Dubkovsky), the level of VTC2 transcripts steadily increased during stress. The cultivars are also similar in the expression response to stress of the GalLDH and MDHAR1 genes, but differ in the reaction of the GPP, GalDH, MDHAR4 and MDHAR5. In the leaf tissue of both cultivars, the content of AA, carotenoids (total) and chlorophylls (a and b) was determined in the dynamics of cold stress. It was shown that the amount of all analyzed metabolites is initially higher in the cv. Sarmat than in the cv. Dubkovsky, and changes in the stress dynamics in a cultivar-specific manner. A positive correlation was shown between the amount of AA and the level of expression of the GalDH gene for both cultivars.

Авторлар туралы

T. Seredin

Federal Research Centre “Fundamentals of Biotechnology” of the Russian Academy of Sciences; Federal Scientific Vegetable Center

Email: michel7753@mail.ru
Ресей, Moscow, 119071; Moscow oblast, VNIISSOK village, 143080

A. Shchennikova

Federal Research Centre “Fundamentals of Biotechnology” of the Russian Academy of Sciences

Email: michel7753@mail.ru
Ресей, Moscow, 119071

E. Kochieva

Federal Research Centre “Fundamentals of Biotechnology” of the Russian Academy of Sciences

Email: michel7753@mail.ru
Ресей, Moscow, 119071

M. Filyushin

Federal Research Centre “Fundamentals of Biotechnology” of the Russian Academy of Sciences

Хат алмасуға жауапты Автор.
Email: michel7753@mail.ru
Ресей, Moscow, 119071

Әдебиет тізімі

  1. Kidokoro S., Shinozaki K., Yamaguchi-Shinozaki K. Transcriptional regulatory network of plant cold-stress responses // Trends Plant Sci. 2022. V. 27(9). P. 922–935. https://doi.org/10.1016/j.tplants.2022.01.008
  2. Apel K., Hirt H. Reactive oxygen species: Metabolism, oxidative stress, and signal transduction // Annu. Rev. Plant Biol. 2004. V. 55. P. 373–399. https://doi.org/10.1146/annurev.arplant.55.031903.141701
  3. Smirnoff N. Ascorbic acid metabolism and functions: A comparison of plants and mammals // Free Radical Biol. and Med. 2018. V. 22. P. 116–129. https://doi.org/10.1016/j.freeradbiomed.2018.03.033
  4. Broad R.C., Bonneau J.P., Hellens R.P., Johnson A.A.T. Manipulation of ascorbate biosynthetic, recycling, and regulatory pathways for improved abiotic stress tolerance in plants // Int. J. Mol. Sci. 2020. V. 21. https://doi.org/10.3390/ijms21051790
  5. Ali B., Pantha S., Acharya R. et al. Enhanced ascorbate level improves multi-stress tolerance in a widely grown indica rice variety without compromising its agronomic characteristics // J. Plant Physiol. 2019. V. 240. https://doi.org/10.1016/j.jplph.2019.152998
  6. Dowdle J., Ishikawa T., Gatzek S. et al. Two genes in Arabidopsis thaliana encoding GDP-L-galactose phosphorylase are required for ascorbate biosynthesis and seedling // Plant J. 2007. V. 52. P. 673–689. https://doi.org/10.1111/j.1365-313X.2007.03266.x
  7. Urzica E.I., Adler L.N., Page M.D. et al. Impact of oxidative stress on ascorbate biosynthesis in Chlamydomonas via regulation of the VTC2 gene encoding a GDP-L-galactose phosphorylase // J. Biol. Chem. 2012. V. 287. P. 14234–14245. https://doi.org/10.1074/jbc.M112.341982
  8. Dufoo-Hurtado M.D., Huerta-Ocampo J.Á., Barrera-Pacheco A. et al. Low temperature conditioning of garlic (Allium sativum L.) "seed" cloves induces alterations in sprouts proteome // Front. Plant Sci. 2015. V. 6. https://doi.org/10.3389/fpls.2015.00332
  9. Bian H., Zhou Q., Du Z. et al. Integrated transcriptomics and metabolomics analysis of the fructan metabolism response to low-temperature stress in garlic // Genes (Basel). 2023. V. 14(6). https://doi.org/10.3390/genes14061290
  10. Filyushin M.A., Anisimova O.K., Shchennikova A.V., Kochieva E.Z. DREB1 and DREB2 genes in garlic (Allium sativum L.): Genome-wide identification, characterization, and stress response // Plants (Basel). 2023. V. 12(13). https://doi.org/10.3390/plants12132538
  11. Anisimova O.K., Shchennikova A.V., Kochieva E.Z., Filyushin M.A. Identification of monodehydro-ascorbate reductase (MDHAR) genes in garlic (Allium sativum L.) and their role in the response to Fusarium proliferatum infection // Russian J. of Genetics. 2022. V. 58(7). P. 773–782. https://doi.org/10.1134/S1022795422070031
  12. Efremov G.I., Slugina M.A., Shchennikova A.V., Kochieva E.Z. Differential regulation of phytoene synthase PSY1 during fruit carotenogenesis in cultivated and wild tomato species (Solanum section Lycopersicon) // Plants. 2020. V. 9(9). https://doi.org/10.3390/plants9091169
  13. Sun X., Zhu S., Li N. et al. A Chromosome-level genome assembly of garlic (Allium sativum) provides insights into genome evolution and allicin biosynthesis // Mol. Plant. 2020. V. 13. P. 1328–1339. https://doi.org/10.1016/j.molp.2020.07.019
  14. Li S., Liu S., Zhang Q. et al. The interaction of ABA and ROS in plant growth and stress resistances // Front. Plant Sci. 2022. V. 13. https://doi.org/10.3389/fpls.2022.1050132
  15. Wu W., Wang L., Huang W. et al. A high-quality genome assembly reveals adaptations underlying glossy, wax-coated leaves in the heat-tolerant wild raspberry Rubus leucanthus // DNA Res. 2024. V. 31(4). https://doi.org/10.1093/dnares/dsae024
  16. García G., Clemente-Moreno M.J., Díaz-Vivancos P. et al. The apoplastic and symplastic antioxidant system in onion: Response to long-term salt stress // Antioxidants (Basel). 2020. V. 12. https://doi.org/10.3390/antiox9010067
  17. Feng H., Liu W., Zhang Q. et al. TaMDHAR4, a monodehydroascorbate reductase gene participates in the interactions between wheat and Puccinia striiformis f. sp. tritici // Plant Physiol. Biochem. 2014. V. 76. P. 7. https://doi.org/10.1016/j.plaphy.2013.12.015
  18. Zechmann B. Compartment-specific importance of ascorbate during environmental stress in plants // Antioxid. Redox. Signal. 2018. V. 29(15). P. 1488–1501. https://doi.org/10.1089/ars.2017.7232
  19. Badejo A.A., Fujikawa Y., Esaka M. Gene expression of ascorbic acid biosynthesis related enzymes of the Smirnof-Wheeler pathway in acerola (Malpighia glabra) // J. Plant Physiol. 2009. V. 166. P. 652–660. https://doi.org/10.1016/j.jplph.2008.09.004
  20. Anisimova O.K., Seredin T.M., Shchennikova A.V. et al. Estimation of the vitamin C content and GDP-L-galactose phosphorylase gene (VTC2) expression level in leek (Allium porrum L.) cultivars // Russ. J. Plant Physiology. 2021. V. 68. P. 85–93. https://doi.org/10.1134/S1021443720060023

Қосымша файлдар

Қосымша файлдар
Әрекет
1. JATS XML
Жүктеу

© Russian Academy of Sciences, 2025

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».