Влияние брассиностероидов на ионообменные свойства клеточных стенок корней и побегов ячменя на фоне действия тяжелых металлов
- Авторы: Мейчик Н.Р.1, Николаева Ю.И.1, Ефимова М.В.2, Данилова Е.Д.2, Никушин О.В.1, Кушунина М.А.1
-
Учреждения:
- Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова
- Томский государственный университет
- Выпуск: Том 70, № 1 (2023)
- Страницы: 91-99
- Раздел: ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ СТАТЬИ
- URL: https://journals.rcsi.science/0015-3303/article/view/130214
- DOI: https://doi.org/10.31857/S0015330322600474
- EDN: https://elibrary.ru/AMMZYE
- ID: 130214
Цитировать
Аннотация
Изучено влияние полиметаллического загрязнения и сопутствующей обработки брассиностероидами (гомокастастероном или гомобрассинолидом) на растения ячменя и на ионообменную способность клеточных стенок, выделенных из побегов и корней. При воздействии полиметаллов наблюдалось снижение сухой массы корней, оводненности и доли клеточной стенки в них, но добавление в среду гомокастастерона приводило к восстановлению значений этих параметров почти до контрольного уровня. В надземной части растений влияние как полиметаллов, так и брассиностероидов на данные показатели было слабо выражено. В присутствии гомокастастерона возрастало содержание деметилированных карбоксильных групп полигалактуроновой кислоты в составе пектинов клеточных стенок корней и листьев, являющихся основными сайтами связывания ионов тяжелых металлов в апопласте. Таким образом, можно полагать, что обработка брассиностероидами (гомокастастероном) приводит к изменению состава и ионообменных свойств клеточной стенки, что позволяет снизить токсическое действие полиметаллов за счет их иммобилизации в апопласте.
Ключевые слова
Об авторах
Н. Р. Мейчик
Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова
Email: meychik@mail.ru
Россия, Москва
Ю. И. Николаева
Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова
Email: meychik@mail.ru
Россия, Москва
М. В. Ефимова
Томский государственный университет
Email: meychik@mail.ru
Россия, Томск
Е. Д. Данилова
Томский государственный университет
Email: meychik@mail.ru
Россия, Томск
О. В. Никушин
Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова
Email: meychik@mail.ru
Россия, Москва
М. А. Кушунина
Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова
Автор, ответственный за переписку.
Email: meychik@mail.ru
Россия, Москва
Список литературы
- Kour J., Kohli S.K., Khanna K., Bakshi P., Sharma P., Singh A.D., Ibrahim M., Devi K., Sharma N., Ohri P., Skalicky M., Brestic M., Bhardwaj R., Landi M., Sharma A. Brassinosteroid signaling, crosstalk and, physiological functions in plants under heavy metal stress // Front. Plant Sci. 2021. V. 12. P. 608061. https://doi.org/10.3389/fpls.2021
- Rajewska I., Talarek M., Bajguz A. Brassinosteroids and response of plants to heavy metals action // Front. Plant Sci. 2016. V. 7. P. 629. https://doi.org/10.3389/fpls.2016.00629
- Hayat S., Hasan S.A., Hayat Q., Ahmad A. Brassinosteroids protect Lycopersicon esculentum from cadmium toxicity applied as shotgun approach // Protoplasma. 2010. V. 239. P. 3. https://doi.org/10.1007/s00709-009-0075-2
- Sharma P., Bhardwaj R., Arora N., Arora H.K. Effect of 28-homobrassinolide on growth, zinc metal uptake and antioxidative enzyme activities in Brassica juncea L. seedlings // Braz. J. Plant Physiol. 2007. V. 19. P. 203. https://doi.org/10.1590/S1677-04202007000300004
- Sharma P., Kumar A., Bhardwaj R. Plant steroidal hormone epibrassinolide regulate – Heavy metal stress tolerance in Oryza sativa L. by modulating antioxidant defense expression // Environ. Exp. Bot. 2016. V. 122. P. 1. https://doi.org/10.1016/j.envexpbot.2015.08.005
- Ali B., Hasan S.A., Hayat S., Hayat Q., Yadav S., Fariduddin Q., Ahmad A. A role for brassinosteroids in the amelioration of aluminum stress through antioxidant system in mung bean (Vigna radiata L. Wilczek) // Environ. Exp. Bot. 2008. V. 62. P. 153. https://doi.org/10.1016/j.envexpbot.2007.07.014
- Abdullahi B.A., Gu X.-G., Gan Q.-L., Yang Y.-H. Brassinolide amelioration of aluminium toxicity in mung bean seedling growth // J. Plant Nutr. 2003. V. 26. P. 1725. https://doi.org/10.1081/PLN-120023278
- Fariduddin Q., Khanam S., Hasan S.A., Ali B., Hayat S., Ahmad A. Effect of 28-homobrassinolide on the drought stress-induced changes in photosynthesis and antioxidant system of Brassica juncea L. // Acta Physiol. Plant. 2009. V. 31. P. 889. https://doi.org/10.1007/s11738-009-0302-7
- Ramakrishna B., Rao S.S.R. Foliar application of brassinosteroids alleviates adverse effects of zinc toxicity in radish (Raphanus sativus L.) plants // Protoplasma. 2015. V. 252. P. 665. https://doi.org/10.1007/s00709-014-0714-0
- Kozuka T., Kobayashi J., Horiguchi G., Demura T., Sakakibara H., Tsukaya H., Nagatani A. Involvement of auxin and brassinosteroid in the regulation of petiole elongation under the shade // Plant Physiol. 2010. V. 153. P. 1608. https://doi.org/10.1104/pp.110.156802
- Bashline L., Lei L., Li S.D., Gu Y. Cell wall, cytoskeleton, and cell expansion in higher plants // Mol. Plant. 2014. V. 7. P. 586. https://doi.org/10.1093/mp/ssu018
- Rao X., Dixon R.A. Brassinosteroid mediated cell wall remodeling in grasses under abiotic stress // Front. Plant Sci. 2017. V. 8. P. 806. https://doi.org/10.3389/fpls.2017.00806
- Qu T., Liu R.F., Wang W., An L.Z., Chen T., Liu G.X., Zhao Z. Brassinosteroids regulate pectin methylesterase activity and AtPME41 expression in Arabidopsis under chilling stress // Cryobiology. 2011. V. 63. P. 111. https://doi.org/10.1016/j.cryobiol.2011.07.003
- Shen H., Mazarei M., Hisano H., Escamilla-Trevino L., Fu C.X., Pu Y.Q., Rudis M.R., Tang Y., Xiao X., Jackson L., Li G., Hernandez H., Chen F., Ragauskas A.J., Stewart C.N., et al. A genomics approach to deciphering lignin biosynthesis in switchgrass // Plant Cell. 2013. V. 25. P. 4342. https://doi.org/10.1105/tpc.113.118828
- Haynes R.J. Ion exchange properties of roots and ionic interactions within the root apoplasm. Their role in ion accumulation by plants // Bot. Rev. 1980. V. 46. P. 75. https://doi.org/10.1007/BF02860867
- Danilova E.D., Zlobin I.E., Kuznetsov V.V., Efimova M.V. Exogenic melatonin reduces the toxic effect of polymetallic stress on barley plants // Doklady Biochemistry and Biophysics. 2021. V. 499. P. 228. https://doi.org/10.1134/S1607672921040049
- Meychik N.R., Yermakov I.P. Ion exchange properties of plant root cell walls // Plant Soil. 2001. V. 234. P. 181. https://doi.org/10.1023/A:1017936318435
- Meychik N.R., Yermakov I.P. A new approach to the investigation on the ionogenic groups of root cell walls // Plant Soil. 1999. V. 217. P. 257. https://doi.org/10.1023/A:1004675309128
- Meychik N., Nikolaeva Y., Kushunina M., Yermakov I. Are the carboxyl groups of pectin polymers the only metal-binding sites in plant cell walls? // Plant Soil. 2014. V. 381. P. 25. https://doi.org/10.1007/s11104-014-2111-z
- Mohnen D. Pectin structure and biosynthesis // Current Opinion in Plant Biology. 2008. V. 11. P. 266. https://doi.org/10.1016/j.pbi.2008.03.006
- Colzi I., Arnetoli M., Gallo A., Doumett S., Del Bubba M., Pignattelli S., Gabbrielli R., Gonnelli C. Copper tolerance strategies involving the root cell wall pectins in Silene paradoxa L. // Environ. Exp. Bot. 2012. V. 78. P. 91. https://doi.org/10.1016/j.envexpbot.2011.12.028
- Liu T., Shen C., Wang Y., Huang C., Shi J. New insights into regulation of proteome and polysaccharide in cell wall of Elsholtzia splendens in response to copper stress // PLoS One. 2014. V. 9: e109573. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0109573
- Eticha D., Stass A., Horst W.J. Cell-wall pectin and its degree of methylation in the maize root-apex: significance for genotypic differences in aluminium resistance // Plant, Cell Environ. 2005. V. 28. P. 1410. https://doi.org/10.1111/j.1365-3040.2005.01375.x
- Meychik N., Nikolaeva Yu., Kushunina M., Yermakov I. Contribution of apoplast to short-term copper uptake by wheat and mung bean roots // Funct. Plant Biol. 2016. V. 43. P. 403. https://doi.org/10.1071/FP15356
- Meychik N., Nikolaeva Yu., Kushunina M. The role of the cell walls in Ni binding by plant roots // J. Plant Physiol. 2019. V. 234. P. 28. https://doi.org/10.1016/j.jplph.2019.01.008
- Meychik N.R., Nikolaevaa Yu.I., Nikushina O.V., Kushuninaa M.A. The Effect of Polymetallic Pollution on Ion-Exchange Properties of Barley Root and Shoot Cell Walls // Doklady Biochemistry and Biophysics. 2021. V. 501. P. 415. https://doi.org/10.1134/S160767292106003X
- Gabbrielli R., Pandolfini T., Espen L., Palandri M.R. Growth, peroxidase activity and cytological modifications in Pisum sativum seedlings exposed to Ni2+ toxicity // J. Plant Physiol. 1999. V. 155. P. 639. https://doi.org/10.1016/S0176-1617(99)80066-2
- Pandey N., Sharma C.P. Effect of heavy metals Co2+, Ni2+ and Cd2+ on growth and metabolism of cabbage // Plant Sci. 2002. V. 163. P. 753. https://doi.org/10.1016/S0168-9452(02)00210-8