Влияние краткосрочного холодового воздействия на изменение концентрации свободного пролина у различных видов берёзы in vitro

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

В естественных условиях произрастания лесные древесные растения постоянно сталкиваются с негативными факторами окружающей среды. Экологически неблагоприятные воздействия, безусловно, влияют на физиолого-биохимические процессы, происходящие в растениях, и приводят к активизации собственных защитных механизмов. В последние годы все чаще в изучении адаптивных возможностей, а также степени толерантности растений к абиотическим стресс-факторам, используют методы биотехнологии (клеточная и тканевая селекция). В нашей работе оценивалась специфика реакции берёзы карельской, пушистой и повислой in vitro, в частности изменение уровня свободного пролина, на низкотемпературный стресс (+4°C) разного времени продолжительности. Установлено, что самым высоким значение содержания аминокислоты по отношению к контролю было у клонов берёзы карельской и колебалось в пределах от 163 до 206%, у клонов берёзы пушистой и повислой варьировало от 103 до 128% и от 101 до 131% соответственно. Отмечена однородность среди клонов берёзы карельской по степени реагирования на стресс. Выявлена связь между способностью растений продуцировать большее количество пролина и успешной адаптацией к холодовому шоку.

Об авторах

Наталья Ивановна Внукова

Всероссийский научно-исследовательский институт лесной генетики, селекции и биотехнологии

Автор, ответственный за переписку.
Email: natalya.vnuckova@yandex.ru

научный сотрудник отдела лесной генетики и биотехнологии

Россия, Воронеж

Список литературы

  1. Лукаткин А.С. Холодовое повреждение теплолюбивых растений и окислительный стресс. Саранск: Изд-во Мордовского ун-та, 2002. 208 с.
  2. Janda T., Szalai G., Rios-Ganzalez K., Veisz O., Paldi E. Comparative study of frost tolerance and antioxidant activity in cereals // Plant Science. 2003. Vol. 164, iss. 2. P. 301–306. doi: 10.1016/s0168-9452(02)00414-4.
  3. Казнина Н.М., Батова Ю.В., Титов А.Ф., Лайдинен Г.Ф. Роль отдельных компонентов антиоксидантной системы в адаптации растений Elytrigia repens (L.) Nevski к кадмию // Труды Карельского научного центра Российской академии наук. 2016. № 11. С. 17–26. doi: 10.17076/eb365.
  4. Sharma P., Jha A.B., Dubey R.S., Pessarakli M. Reactive oxygen species, oxidative damage, and antioxidative defense mechanism in plants under stressful conditions // Journal of Botany. 2012. Vol. 2012. doi: 10.1155/2012/217037.
  5. Miller G., Suzuki N., Ciftci-Yilmaz S., Mittler R. Reactive oxygen species homeostasis and signalling during drought and salinity stresses // Plant, Cell and Environment. 2010. Vol. 33, iss. 4. P. 453–467. doi: 10.1111/j.1365-3040.2009.02041.x.
  6. Blokhina O., Virolainen E., Fagerstedt K.V. Antioxidants, oxidative damage and oxygen deprivation stress: a review // Annals of Botany. 2003. Vol. 91, iss. 2. P. 179–194. doi: 10.1093/aob/mcf118.
  7. Радюкина Н.Л. Функционирование компонентов антиоксидантной системы дикорастущих видов растений при кратковременном действии стрессоров: дис. … д-ра биол. наук: 03.01.05. М., 2015. 207 с.
  8. Терлецкая Н.В. Неспецифические реакции зерновых злаков на абиотические стрессы in vivo и in vitro. Алматы, 2012. 208 с.
  9. Игнатенко А.А. Участие антиоксидантной системы в регуляции холодоустойчивости растений пшеницы и огурца салициловой кислотой и метилжасмонатом: дис. … канд. биол. наук: 03.01.05. Петрозаводск, 2019. 191 с.
  10. de Carvalho K., de Campos M.K.F., Domingues D.S., Pereira L.F.P, Vieira L.G.E. The accumulation of endogenous proline induces changes in gene expression of several antioxidant enzymes in leaves of transgenic Swingle citrumelo // Molecular Biology Reports. 2013. Vol. 40, iss. 4. P. 3269–3279. doi: 10.1007/s11033-012-2402-5.
  11. Saradhi P.P., Arora A.S., Prasad K.V.S.K. Proline accumulates in plants exposed to UV radiation and protects them against UV induced peroxidation // Biochemical and Biophysical Research Communications. 1995. Vol. 209, iss. 1. P. 1–5. doi: 10.1006/bbrc.1995.1461.
  12. Кузнецов Вл.В., Шевякова Н.И. Пролин при стрессе: биологическая роль, метаболизм, регуляция // Физиология растений. 1999. Т. 46, № 2. С. 321–336.
  13. Szabados L., Savoure A. Proline: a multifunctional amino acid // Trends in Plant Science. 2010. Vol. 15, iss. 2. P. 89–97. doi: 10.1016/j.tplants.2009.11.009.
  14. Liang X., Zhang L., Natarajan S.K., Becker D.F. Proline mechanisms of stress survival // Antioxidants & Redox Signaling. 2013. Vol. 19, № 9. P. 998–1011. doi: 10.1089/ars.2012.5074.
  15. Колупаев Ю.Е., Горелова Е.И., Ястреб Т.О. Механизмы адаптации растений к гипотермии: роль антиоксидантной системы // Вестник Харьковского национального аграрного университета. Серия Биология. 2018. Вып. 1 (43). С. 6–33.
  16. Lehmann S., Funck D., Szabados L., Rentsch D. Proline metabolism and transport in plant development // Amino Acids. 2010. Vol. 39. P. 949–962. doi: 10.1007/s00726-010-0525-3.
  17. Кривобочек В.Г., Стаценко А.П., Тразанова Е.А., Курышев И.А. Свободный пролин – биохимический показатель солеустойчивости растений // Аграрный научный журнал. 2017. № 1. С. 16–19.
  18. Хабиева Н.А., Куркиев К.У. Морфо-физиологические изменения у проростков озимой тритикале (Triticosecale) в условиях хлоридного засоления // Успехи современной науки. 2017. Т. 2, № 10. С. 144–148.
  19. Сергеева Л.Е., Бронникова Л.И., Тищенко Е.Н. Содержание свободного пролина как показатель жизнедеятельности клеточной культуры Nicotiana tabacum L. при стрессе // Биотехнология. 2011. Т. 4, № 4. С. 87–94.
  20. Данилова Е.Д., Медведева Ю.В., Ефимова М.В. Влияние хлоридного засоления на ростовые и физиологические процессы растений Solanum tuberosum L. среднеспелых сортов // Вестник Томского государственного университета. Биология. 2018. № 44. С. 158–171. doi: 10.17223/19988591/44/9.
  21. Шерудило Е.Г., Сысоева М.И., Илюха В.А. Реакция антиоксидантной системы растений огурца на постоянное и кратковременное периодическое действие низкой температуры // Труды Карельского научного центра Российской академии наук. 2013. № 3. С. 166–172.
  22. Землянухина О.А., Калаев В.Н., Воронина В.С., Мирошниченко Л.А. Влияние абиотического стресса на содержание свободного пролина у микроклонов вейгелы цветущей «вариегата» (Weigela florida «Variegata») // Проблемы региональной экологии. 2016. № 6. С. 6–13.
  23. Внукова Н.И. Изменение содержания пролина у микрорастений берёзы in vitro как ответная реакция на хлоридное засоление питательной среды // ФГБУ «ВНИИЛГИСбиотех» – Наука и практика. М.: Перо, 2021. С. 35–40.
  24. Табацкая Т.М., Внукова Н.И., Машкина О.С. Ответные реакции берёзы на воздействие кадмия в условиях in vitro // Труды Санкт-Петербургского научно-исследовательского института лесного хозяйства. 2022. № 3. С. 25–37.
  25. Fichman Y., Gerdes S.Y., Kovacs H., Szabados L., Zilberstein A., Csonka L.N. Evolution of proline biosynthesis: enzymology, bioinformatics, genetics, and transcriptional regulation // Biological Reviews. 2015. Vol. 90, iss. 4. P. 1065–1099. doi: 10.1111/brv.12146.
  26. Serraj R., Sinclair T.R. Osmolyte accumulation: can it really help increase crop yield under drought conditions? // Plant, Cell & Environment. 2002. Vol. 25, iss. 2. P. 333–341. doi: 10.1046/j.1365-3040.2002.00754.x.
  27. Машкина О.С., Табацкая Т.М., Внукова Н.И. Способ длительного хранения in vitro микрорастений берёзы: патент на изобретение RU 2634409. 03.10.2016.
  28. Bates L.S., Waldren R.P., Teare I.D. Rapid determination of free proline for water-stress studies // Plant and Soil. 1973. Vol. 39, № 1. P. 205–207. doi: 10.1007/bf00018060.
  29. Шихалеева Г.Н., Будняк А.К., Шихалеев И.И., Иващенко О.Л. Модифицированная методика определения пролина в растительных объектах // Вестник Харьковского национального университета имени В.Н. Каразина. 2014. Вып. 21, № 1112. С. 168–172.
  30. Внукова Н.И. Отбор устойчивых к длительному низкотемпературному воздействию клонов берёзы in vitro // ФГБУ «ВНИИЛГИСбиотех» – Наука и практика. М.: Перо, 2021. С. 25–34.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рисунок 1 – Изменение содержания свободного пролина у различных клонов берёзы in vitro в результате холодового стресса (+4°C) в течение 4 суток

Скачать (69KB)
Метаданные
3. Рисунок 2 – Изменение содержания свободного пролина у различных клонов берёзы in vitro в результате холодового стресса (+4°C) в течение 7 суток

Скачать (73KB)
Метаданные

© Внукова Н.И., 2023

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International License.

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».