Effect of nodule and pathogenic bacteria on levels of nitric oxide and cyclic adenosine monophosphate in pea roots at initial stages of interaction

Capa

Citar

Texto integral

Resumo

A significant role in the initial stages of rhizobial symbiosis formation in pea plants is performed by innate immunity. In this connection, the present study is focused on the concentration dynamics of two signalling molecules – nitric oxide (NO) and cyclic adenosine monophosphate (cAMP) – in the roots of etiolated seedlings of the Pisum sativum L. pea interacting with pathogenic (Pseudomonas syringae pv. Pisi) and nodule (Rhizobium leguminosarum bv. Viceae) bacteria. In time dynamics experiments, an endogenous rhythm of nitric oxide content changes in the root tissues of pea seedlings was characterised by an increase followed by a decrease in the level of nitric oxide and depending on exogenous biotic factors (symbiotic and pathogenic bacteria). Similar fluctuations were also observed when studying the dynamics of cyclic adenosine monophosphate concentration under the influence of the same biotic factors. The observed effects are assumed to be associated with certain exometabolites of Rhizobium leguminosarum bv. viceae (Nod-factors) and Pseudomonas syringae pv. pisi (cell wall exopolysaccharides) influencing the legume plant and activeting its innate immunity. Moreover, it is feasible that the different dynamics of changes in the studied components of the host plant signalling systems at the initial stages of interaction with symbiotic and pathogenic microorganisms have a variegated function: regulatory or protective in cases of symbiosis and pathogenesis, respectively. The observed change in the dynamics of the NO-synthase and adenylate cyclase signalling systems (NO and cAMP) components is assumed to be applied by the host plant as a “code” for transmitting a signal concerning the nature of the operating factor and the generation of corresponding reactions at the molecular level.

Sobre autores

A. Ishchenko

Siberian Institute of Plant Physiology and Biochemistry SB RAS

Email: aspt25@yandex.ru

N. Filinova

Siberian Institute of Plant Physiology and Biochemistry SB RAS

Email: Filinova@sifibr.irk.ru

A. Sidorov

Siberian Institute of Plant Physiology and Biochemistry SB RAS; Irkutsk State Medical University

Email: a.v.sidorov@ismu.baikal.ru

Bibliografia

  1. Beatly P.H., Good A.G. Future prospects for cereals that fix nitrogen // Science. 2011. Vol. 333. Issue 6041. P. 416–417. https://doi.org/10.1126/science.1209467
  2. Проворов Н.А., Воробьев Н.И. Генетические основы эволюции растительно-микробного симбиоза. СПб: Изд-во ООО «ИнформНавигатор», 2012. 400 с.
  3. Колупаев Ю.Е., Карпец Ю.В., Ястреб Т.О., Луговая А.А. Сигнальные посредники в реализации физиологических эффектов стрессовых фитогормонов // Вестник Харьковского национального аграрного университета. Серия Биология.
  4. Вып. 1 (37). С. 42–62.
  5. Глянько А.К., Ищенко А.А. Активные формы кислорода и азота – возможные медиаторы системной устойчивости у бобовых при действии ризобиальной инфекции // Вестник Харьковского национального аграрного университета. Серия Биология. 2017. Вып. 1 (40). С. 9–20.
  6. Djordjevic M.A., Gabriel D.W., Rolfe B.G. Rhizobium-The Refined Parasite of Legumes // Annual Review of Phytopathology. 1987. Vol. 25. P. 145–168. https://doi.org/10.1146/annurev.py.25.090187.001045
  7. Baron C., Zambbryski P.C. The plant response in pathogenesis, symbiosis, and wounding: variations on a common theme? // Annual Review of Genetics. 1995. Vol. 29. P. 107–129. https://doi.org/10.1146/annurev.ge.29.120195.000543
  8. Glyan'ko A.K., Ishchenko A.A. Immunity of a leguminous plant infected by nodular bacteria Rhizobium spp. F.: review // Applied Biochemistry and Microbiology. 2017. Vol. 53. Issue 2. P. 140–148. https://doi.org/10.1134/S0003683817020107
  9. Meilhoc E., Boscari A., Bruand C., Puppo A., Brouquisse R. Nitric oxide in legume-rhizobium symbiosis // Plant Science. 2011. Vol. 181. Issue 5. P. 573–581. https://doi.org/10.1016/j.plantsci.2011.04.007
  10. Baudouin E., Pieuchot L., Engler G., Pauly N., Puppo A. Nitric oxide is formed in Medicago truncutula – Sinorhizobium meliloti functional nodules // Molecular plant-microbe Interactions. 2006. Vol. 19. Issue 9. P. 970–975. https://doi.org/10.1094/MPMI-19-0970
  11. Herouart D., Baudouin E., Frendo P., Harrison J., Santos R., Jamet A., et al. Reactive oxygen species, nitric oxide and glutathione: key role in the establishment of the legume-Rhizobium symbiosis // Plant physiology and biochemistry. 2002. Vol. 40. Issue 6-8. P. 619–624. https://doi.org/10.1016/S0981-9428(02)01415-8
  12. Meyer C., Lea U.S., Provan F., Kaizer W.M., Lillo C. Is nitrate reductase a major player in the plant NO (nitric oxide) game? // Photosynthesis research. 2005. Vol. 83. P.181–189. https://doi.org/10.1007/s11120-004-3548-3
  13. Lomovatskaya L.A., Kuzakova O.V., Romanenko A.S., Goncharova A.M. Activities of Adenylate Cyclase and Changes in cAMP Concentration in Root Cells of Pea Seedlings Infected with Mutualists and Phytopathogens // Russian Journal of Plant Physiology. 2018. Vol. 65. Issue 4. P. 588–597. https://doi.org/10.1134/S1021443718030056
  14. Kuzakova O.V., Lomovatskaya L.A., Goncharova A.M., Romanenko A.S. Effects of Rhizobium leguminosarum bv. viceae strains different in their symbiotic effectiveness on changes in cAMP and hydrogen peroxide concentrations in cells of pea seedlings // Russian Journal of Plant Physiology. 2019. Vol. 66. Issue 5. P. 712–717. https://doi.org/10.1134/S1021443719050121
  15. Lomovatskaya L.A., Romanenko A.S., Filinova N.V., Dudareva L.V. Determination of cAMP in plant cells by a modified enzyme immunoassay method // Plant Cell Reports. 2011. Vol. 30. Issue 1. P. 125–132. https://doi.org/10.1007/s00299-010-0950-5
  16. Jones K.M., Sharopova N., Lohar D.P., Zhang J.Q., VandenBosch K.A., Walker G.C. Differential response of the plant Medicago truncatula to its symbiont Sinorhizobium melliloti or an exopolysaccharide-deficient mutant // Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA. 2008. Vol. 105, Issue 2. P. 704–709. https://doi.org/10.1073/pnas.0709338105
  17. Ferguson B.J., Indrasumunar A., Hayashi S., Lin Y.-R., Lin Y.-H., Reid D.E., et al. Molecular analysis of legume nodule development and autoregulation // Journal of Integrative Plant Biology. 2010. Vol. 52. P. 61–76. https://doi.org/10.1111/j.1744-7909.2010.00899.x
  18. Gough C., Jacquet C. Nod factor perception protein carries weight in biotic interaction // Trends in Plant Sciences. 2013. Vol. 18. Issue 10. P. 566–574. https://doi.org/10.1016/j.tplants.2013.06.001
  19. Глянько A.К. Фитогормоны и клубенькообразование у бобовых растений // Вестник Харьковского национального аграрного университета. Серия Биология. 2015. Вып. 3 (36). С. 6–19.
  20. Hichri I., Boscari A., Castella C., Rovere M., Puppo A., Brouquisse R. Nitric oxide: a multifaceted regulator of the nitrogen-fixing symbiosis // Journal of experimental botany. 2015. Vol. 66. Issue 10. P. 2877–2887. https://doi.org/10.1093/jxb/erv051
  21. Глянько А.К., Митанова Н.Б., Степанов А.В. Физиологическая роль оксида азота (NO) у растительных организмов // Журнал стресс-физиологии и биохимии. 2009. Т. 5. N 3. С. 33–52.
  22. Courtois C., Besson A., Dahan J., Bourque S., Dobrowolska G., Alain P., et al. Nitric oxide signaling in plants: interplays with Ca2+ and protein kinases // Journal of Experimental Botany. 2008. Vol. 59. Issue 2. P. 155–163. https://doi.org/10.1093/jxb/erm197
  23. Jeandroz S., Lamotte O., Astier J., Rasul S., Trapet P., Besson-Bard A., et al. There’s more to the picture than meets the eye: nitric oxide cross talk with Ca2+ signaling // Plant Physiology. 2013. Vol. 163. Issue 2. P. 459–470. https://doi.org/10.1104/pp.113.220624
  24. Глянько А.К. Роль Nod-фактора Rhizobium в индукции сигнальных систем растения при формировании бобово-ризобиального симбиоза // Вестник Харьковского национального аграрного университета. Серия Биология. 2014. Вып. 3 (33). С. 6–14.

Arquivos suplementares

Arquivos suplementares
Ação
1. JATS XML
Baixar


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».