Growth-inhibiting effect of azoxystrobin and its ability to inhibit sugar consumption in winter wheat sprouts and roots

Мұқаба

Дәйексөз келтіру

Толық мәтін

Аннотация

This study aimed to assess the prospects for the use of azoxystrobin, a fungicide of the strobilurin class, for increasing the resistance of winter wheat to low temperatures. The effect of azoxystrobin on growth processes, cell viability and the content of water-soluble carbohydrates in winter wheat (Triticum aestivum L.), the Ikutskaya variety, was studied. In comparison with other synthetic strobilurins, azoxystrobin is more frequently used in multicomponent fungicidal preparations. Azoxystrobin is a broad-spectrum fungicide that inhibits complex III of the mitochondrial electron transport chain. Experiments were carried out in laboratory conditions using 3-day-old etiolated winter wheat sprouts. The sprouts were grown in a dark place at a temperature of +24 °C on azoxystrobin solutions dissolved in a 0.36% aqueous solution of dimethyl sulfoxide, distilled water and a 0.36% dimethyl sulfoxide solution. The effect of various azoxystrobin concentrations (2.5, 5, 10 and 20 μM) on the growth of sprouts and roots was assessed, along with the viability of sprout and root cells. Azoxystrobin had a concentration-dependent growth-inhibiting effect on sprouts and roots. At concentrations of 2.5 μM and 20 μM, the inhibition degree for sprouts varied from 2.8% to 41.7%, respectively. For roots, these values comprised 34.6 and 63.1%, respectively. The growth-inhibiting effect was not accompanied by a decrease in the cell viability of sprouts and roots, which was assessed using in vivo staining with fluorescein diacetate (FDA). The effect of azoxystrobin at a concentration of 10 μM on the sugar content in germinated sprouts was also evaluated. At this concentration of azoxystrobin, the sugar content was higher by 3.6% in sprouts germinated on a dimethyl sulfoxide solution. Since growth inhibition and sugar accumulation are important factors in plant adaptation to low temperatures, further research into effects of azoxystrobin on the physiological and biochemical parameters of plants associated with the development of low-temperature resistance seems justified.

Авторлар туралы

E. Berezhnaya

Siberian Institute of Plant Physiology and Biochemistry, SB RAS

Email: ekaterina809@mail.ru

A. Korsukova

Siberian Institute of Plant Physiology and Biochemistry, SB RAS

Email: avkorsukova@gmail.com

O. Fedotova

Siberian Institute of Plant Physiology and Biochemistry, SB RAS

Email: ol.borovik@mail.ru

N. Dorofeev

Siberian Institute of Plant Physiology and Biochemistry, SB RAS

Email: nikolay.v.dorofeev@gmail.com

O. Grabelnych

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

Email: grolga@sifibr.irk.ru

Әдебиет тізімі

  1. Shahid M., Ahmed B., Zaidi A., Khan M.S. Toxicity of fungicides to Pisum sativum: a study of oxidative damage, growth suppression, cellular death and morpho-anatomical changes // RSC Advances. 2018. Vol. 8. P. 38483-38498. https://doi.org/10.1039/c8ra03923b
  2. Ahmed A.M., Heikal M.D., Hindawy O.S. Side effects of benomyl (fungicide) treatments on sunflower, cotton and cowpea plants // Phyton. 1983. Vol. 23. Issue 2. P. 185-195.
  3. Корсукова А.В., Боровик О.А., Грабельных О.И., Дорофеев Н.В., Побежимова Т.П., Войни-ков В.К. Повышение холодостойкости проростков яровой пшеницы при обработке семян тебукона-золом // Известия вузов. Прикладная химия и биотехнология. 2015. N 4. С. 30-36.
  4. Korsukova A.V., Borovik O.A., Grabelnych O.I., Voinikov V.K. The tebuconazole-based protectant of seeds “Bunker” induces the synthesis of dehydrins during cold hardening and increases the frost resistance of wheat seedlings // Journal Stress Physiology & Biochemistry. 2015. Vol. 11. Issue 4. P. 118-127.
  5. Korsukova A.V., Gornostai T.G., Grabelnych O.I., Dorofeev N.V., Pobezhimova T.P., Sokolova N.A., et al. Tebuconazole regulates fatty acid composition of etiolated winter wheat seedlings // Journal Stress Physiology & Biochemistry. 2016. Vol. 12. Issue 2. P. 72-79.
  6. Побежимова Т.П., Корсукова А.В., Дорофеев Н.В., Грабельных О.И. Физиологические эффекты действия на растения фунгицидов три-азольной природы // Известия вузов. Прикладная химия и биотехнология. 2019. Т. 9. N 3. С. 461476. https://doi.org/10.21285/2227-2925-2019-9-3-461-476
  7. Bartlett D.W., Clough J.M., Godwin J.R., Hall A.A., Hamer M., Parr-Dobrzanski B. The strobilurin fungicides // Pest Management Science. 2002. Vol. 58. Issue 7. P. 649-662. https://doi.org/10.1002/ps.520
  8. Grossmann K., Retzlaff G. Bioregulatory effects of the fungicidal strobilurin kresoxim-methyl in wheat (Triticum aestivum) // Pest Management Science. 1997. Vol. 50. Issue 1. P. 11-20. https://doi.org/10.1002/(SICI)1096-9063(199705)50:1%3C11::AID-PS556%3E3.0.CO;2-8
  9. Glaab J., Kaiser W.M. Increased nitrate reductase activity in leaf tissue after application of the fungicide kresoxim-methyl // Planta. 1999. Vol. 207. Issue 3. P. 442-448. https://doi.org/10.1007/s004250050503
  10. Kohle H., Grossmann K., Jabs T., Gerhard M., Kaiser W., Glaab J., et al. Physiological effects of the strobilurin fungicide F 500 on plants // Modern fungicides and antifungal compounds III: 13th International Reinhardsbrunn Symposium (Friedrichroda, May 14th-18th 2001). Bonn: Agroconcept, 2002. P. 61-74.
  11. Znang Y.-J., Zhang X., Chen C.-J., Zhou M.-G., Wang H.-C. Effects of fungicides JS399-19, azoxystrobin, tebuconazole and carbendazim on the physiological and biochemical indices and grain yield of winter wheat // Pesticide Biochemistry and Physiology. 2010. Vol. 98. Issue 2. P. 151-157. https://doi.org/10.1016/j.pestbp.2010.04.007
  12. Liang S., Xu X., Lu Z. Effect of azoxystrobin fungicide on the physiological and biochemical indices and ginsenoside contents of ginseng leaves // Journal of Ginseng Research. 2018. Vol. 42. Issue 2. P. 175182. https://doi.org/10.1016/j.jgr.2017.02.004
  13. Filippou P., Antoniou C., Obata T., Van Der Kelen K., Harokopos V., Kanetis L., et al. Kresoxim-methyl primes Medicago trucatula plants against abiotic stress factors via altered reactive oxygen and nitrogen species signalling leading to downstream transcriptional and metabolic readjustment // Journal of Experimental Botany. 2016. Vol. 67. Issue 5. P. 1259-1274. https://doi.org/10.1093/jxb/erv516
  14. Nason M.A., Farrar J., Bartlett D. Strobilurin fungicides induce changes in photosynthetic gas exchange that do not improve water use efficiency of plants grown under conditions of water stress // Pest Management Science. 2007. Vol. 63. Issue 12. P. 1191-1200. https://doi.org/10.1002/ps.1443
  15. Pohanish R.P. Sittig's handbook of pesticides and agricultural chemicals. 2 ed. Norwich: William Andrew Publishing, Elsevier, 2015. 1006 p.
  16. Куперман Ф.М., Моисейчик В.А. Выпрева-ние озимых культур. Л.: Гидрометеоиздат, 1977. 168 с.
  17. Туманов И.И. Физиология закаливания и морозостойкости растений. М.: Наука, 1979. 352 с.
  18. Трунова Т.И. Растение и низкотемпературный стресс. Тимирязевские чтения. Сер. 64. М.: Наука, 2003. 54 с.
  19. Yamori W., Kogami H., Masuzawa T. Freezing tolerance in alpine plants as assessed by the FDA-staining method // Polar Bioscience. 2005. Vol. 18. P. 73-81.
  20. Lu T., Zhu Y., Xu J., Ke M., Zhang M., Tan C., et al. Evaluation of the toxic response induced by azoxystrobin in the non-target green alga Chlo-rella pyrenoidosa // Environmental Pollution. 2018. Vol. 234. P. 379-388. https://doi.org/10.1016/j.en-vpol.2017.11.081
  21. Shen Y.-F., Liu L., Gong Y.-X., Zhu B., Liu G.-L., Wang G.-X. Potential toxic effect of tri-floxystrobin on cellular microstructure, mRNA expression and antioxidant enzymes in Chlorella vulgaris // Environmental Toxicology and Pharmacology. 2014. Vol. 37. Issue 3. P. 1040-1047. https://doi.org/10.1016/j.etap.2014.04.006
  22. Liu X., Wang Y., Chen H., Zhang J., Wang C., Li X., et al. Acute toxicity and associated mechanisms of four strobilurins in algae // Environmental Toxicology and Pharmacology. 2018. Vol. 60. P. 12-16. https://doi.org/10.1016/j.etap.2018.03.021
  23. Du B., Zhang Z., Liu W., Ye Y., Lu T., Zhou Z., et al. Acute toxicity of the fungicide azoxystrobin on the diatom Phaeodactylum tricornutum // Ecotoxicology and Environmental Safety. 2019. Vol. 168. P. 72-79. https://doi.org/10.1016/j.ecoenv.2018.10.074
  24. Dias M.C. Phytotoxicity: an overview of the physiological responses of plants exposed to fungicides // Journal of Botany. 2012. Vol. 2012. Article ID 135479, 4 p. https://doi.org/10.1155/2012/135479
  25. Ma Q.-J., Sun M.-H., Lu J., Liu Y.-J., Hu D.-G., Hao Y.-J. Transcription factor AREB2 is involved in soluble sugar accumulation by activating sugar transporter and amylase genes // Plant Physiology. 2017. Vol. 174. Issue 4. P. 2348-2362. https://doi.org/10.1104/pp.17.00502
  26. Marek J., de Azevedo D., Ono E.O., Rodrigues J.D., Faria C.M.D.R. Photosynthetic and productive increase in tomato plants treated with strobilurins and carboxamides for the control of Al-ternaria solani // Scientia Horticulturae. 2018. Vol. 242. Issue 12. P. 76-89. https://doi.org/10.1016/j.scienta.2018.07.028

Қосымша файлдар

Қосымша файлдар
Әрекет
1. JATS XML

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».