Предполагаемые молекулярные аспекты функционирования дегидрогеназы полуальдегида янтарной кислоты в листьях пшеницы (Triticum aestivum L.) при солевом стрессе

封面

如何引用文章

全文:

开放存取 开放存取
受限制的访问 ##reader.subscriptionAccessGranted##
受限制的访问 订阅存取

详细

Установлено повышение активности фермента в листьях мягкой пшеницы (Triticum aestivum L.) при солевом стрессе, что связано с поддержанием скорости функционирования цикла трикарбоновых кислот за счет притока дополнительных субстратов. Увеличение активности дегидрогеназы полуальдегида янтарной кислоты (ПЯКДГ) в листьях пшеницы при солевом стрессе, вызванном хлоридом натрия (NaCl), достигает максимального значения на 6 ч и составляет 12.2 E/г сырой массы. Активация исследуемого фермента обеспечивает поддержание необходимого уровня АТФ за счет дополнительного поступления дыхательного субстрата в ЦТК при действии стрессового фактора. Установлена генетическая детерминация ПЯКДГ. На основании мРНК гомеологичных генов SSADH разработаны специфические праймеры для оценки уровня их транскриптов. Показано изменение содержания транскриптов генов фермента ПЯКДГ в листьях пшеницы при действии солевого стресса. Сравнительный анализ изменения активности ПЯКДГ и экспрессии исследуемых генов в листьях пшеницы в условиях солевого стресса свидетельствует о регуляции данного энзима за счет изменения их транскрипционной активности. Базовый вклад в изменение содержания транскриптов ПЯКДГ вносит ген SSADH А-субгенома. Выявлено наличие специфического сайта связывания солезависимого транскрипционного фактора WRKY в составе промотора гена SSADHA. Увеличение содержания транскриптов WRKY может обеспечивать регуляцию экспрессии гена SSADHA при адаптации растений к стрессовому воздействию при взаимодействии со специфическим сайтом связывания, расположенном в области инициации транскрипции его промотора.

全文:

受限制的访问

作者简介

Д. Федорин

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования “Воронежский государственный университет”

编辑信件的主要联系方式.
Email: bc366@bio.vsu.ru
俄罗斯联邦, Воронеж

А. Бородин

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования “Воронежский государственный университет”

Email: bc366@bio.vsu.ru
俄罗斯联邦, Воронеж

А. Епринцев

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования “Воронежский государственный университет”

Email: bc366@bio.vsu.ru
俄罗斯联邦, Воронеж

参考

  1. Долгополова Н.В., Скрипин В.А., Шершнева О.М., Алябьева Ю.В. Значение озимой и яровой пшеницы в производстве продуктов питания // Вестник Курской государственной сельскохозяйственной академии. 2009. Т. 5. №. 5. С. 52.
  2. Glover N.M., Redestig H., Dessimoz C. Homoeologs: what are they and how do we infer them? // Trends Plant Sci. 2016. V. 21. P. 609. https://doi.org/10.1016/j.tplants.2016.02.005
  3. Levy A.A., Feldman M. Evolution and origin of bread wheat // Plant Cell. 2022. V. 34. P. 2549. https://doi.org/10.1093/plcell/koac130
  4. Tavakkoli E., Fatehi F., Coventry S., Rengasamy P., McDonald G.K. Additive effects of Na+ and Cl– ions on barley growth under salinity stress // J. Exp. Bot. 2011. V. 62. P. 2189. https://doi.org/10.1093/jxb/erq422
  5. Yang Y., Guo Y. Unraveling salt stress signaling in plants // J. I. Plant Biol. 2018. V. 60. P. 796. https://doi.org/10.1111/jipb.12689
  6. Che-Othman M.H., Jacoby R.P., Millar A.H., Taylor N.L. Wheat mitochondrial respiration shifts from the tricarboxylic acid cycle to the GABA shunt under salt stress // New Phytol. 2020. V. 225. P. 1166. https://doi.org/10.1111/nph.15713
  7. Yuan D., Wu X., Gong B., Huo R., Zhao L., Li J., Lü G., Gao H. GABA metabolism, transport and their roles and mechanisms in the regulation of abiotic stress (hypoxia, salt, drought) resistance in plants // Metabolites. 2023. V. 13. P. 347. https://doi.org/10.3390/metabo13030347
  8. Wu X., Jia Q., Ji S., Gong B., Li J., Lü G., Gao H. Gamma-aminobutyric acid (GABA) alleviates salt damage in tomato by modulating Na+ uptake, the GAD gene, amino acid synthesis and reactive oxygen species metabolism // BMC Plant Biol. 2020. V. 20: 465. https://doi.org/10.1186/s12870-020-02669-w
  9. Fedorin D.N., Eprintsev A.T., Florez Caro O.J., Igamberdiev A.U. Effect of salt stress on the activity, expression, and promoter methylation of succinate dehydrogenase and succinic semialdehyde dehydrogenase in maize (Zea mays L.) leaves // Plants. 2022. V. 12. P. 68. https://doi.org/10.3390/plants12010068
  10. Ramirez-Gonzalez R.H., Borrill P., Lang D., Harrington S.A., Brinton J., Venturini L., Davey M., Jacobs J., van Ex F., Pasha A., Khedikar Y., Robinson S.J., Cory A.T., Florio T., Concia L. The transcriptional landscape of polyploid wheat // Science. 2018. V. 361. P. Eaar6089. https://doi.org/10.1126/science.aar6089
  11. Banerjee A., Roychoudhury A. WRKY proteins: signaling and regulation of expression during abiotic stress responses // Sci. World J. 2015. V. 2015. Article ID 807560 https://doi.org/10.1155/2015/807560.
  12. AbdElgawad H., Zinta G., Hegab M.M., Pandey R., Asard H., Abuelsoud W. High salinity induces different oxidative stress and antioxidant responses in maize seedlings organs // Front. Plant Sci. 2016. V. 7: 276. https://doi.org/10.3389/fpls.2016.00276
  13. Землянухин А.А. Большой практикум по физиологии растений. Воронеж: Изд-во Воронежского университета. 1996. 184 с.
  14. Huang X.Q., Brule-Babel A. Development of genome-specific primers for homoeologous genes in allopolyploid species: the waxy and starch synthase II genes in allohexaploid wheat (Triticum aestivum L.) as examples // BMC Res. Notes. 2010. V. 3. P. 140. https://doi.org/10.1186/1756-0500-3-140
  15. Vennapusa A.R., Somayanda I.M., Doherty C.J., Jagadish S.K. A universal method for high-quality RNA extraction from plant tissues rich in starch, proteins and fiber // Sci. Rep. 2020. V. 10. P. 16887. https://doi.org/10.1038/s41598-020-73958-5
  16. Nicot N., Hausman J.F., Hoffmann L., Evers D. Housekeeping gene selection for real-time RT-PCR normalization in potato during biotic and abiotic stress // J. Exp. Bot. 2005. V. 56. P. 2907. https://doi.org/10.1093/jxb/eri285
  17. Livak K.J., Schmittgen T.D. Analysis of relative gene expression data using real-time quantitative PCR and the 2–ΔΔCt method // Methods. 2001. V. 25. P. 402. https://doi.org/10.1006/meth.2001.1262
  18. Лакин Г.Ф. Биометрия. Москва: Высшая школа, 1990. 351 с.
  19. Wei K., Chen J., Chen Y., Wu L., Xie D. Molecular phylogenetic and expression analysis of the complete WRKY transcription factor family in maize // DNA Res. 2012. V. 19. P. 153. https://doi.org/10.1093/dnares/dsr048
  20. Silva Monteiro de Almeida D., Oliveira Jordão do Amaral D., Del-Bem L-E., Bronze dos Santos E., Raner José Santana S., Karina Peres G., Michel V., Fabienne M. Genome-wide identification and characterization of cacao WRKY transcription factors and analysis of their expression in response to witches’ broom disease // PLoS One. 2017. V. 12: e0187346. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0187346
  21. Che-Othman M.H., Millar A.H., Taylor N.L. Connecting salt stress signalling pathways with salinity-induced changes in mitochondrial metabolic processes in C3 plants // Plant Cell Environ. 2017. V. 40. P. 2875. https://doi.org/10.1111/pce.13034
  22. Coleman S.T., Fang T.K., Rovinsky S.A., Turano F.J., Moye-Rowley W.S. Expression of a glutamate decarboxylase homologue is required for normal oxidative stress tolerance in Saccharomyces cerevisiae // J. Biol. Chem. 2001. V. 276. P. 244. https://doi.org/10.1074/jbc.M007103200
  23. Zhou S., Zheng W.-J., Liu B.-H., Zheng J.-C., Dong F.-S., Liu Z.-F., Wen Z.-Y., Yang F., Wang H.-B., Xu Z.-S., Zhao H., Liu Y.-W. Characterizing the role of TaWRKY13 in salt tolerance // Int. J. Mol. Sci. 2019. V. 20. P. 5712. https://doi.org/10.3390/ijms20225712
  24. Qin Y., Tian Y., Liu X. A wheat salinity-induced WRKY transcription factor TaWRKY93 confers multiple abiotic stress tolerance in Arabidopsis thaliana // Biochem. Biophys. Res. Commun. 2015. V. 464. P. 428. https://doi.org/10.1016/j.bbrc.2015.06.128
  25. Muhovski I.H.Y., Zizkova E., Dobrev P.I., Gharbi E., Franco-Zorrilla J.M., Lopez-Vidriero I., Solano R., Clippe A., Errachid A., Motyka V., Lutts S. The Solanum lycopersicum WRKY3 transcription factor SlWRKY3 is involved in salt stress tolerance in tomato // Front. Plant Sci. 2017. V. 8. P. 1343. https://doi.org/10.3389/fpls.2017.01343
  26. Kovalchuk N., Jia W., Eini O., Morran S., Pyvovarenko T., Fletcher S., Bazanova N., Harris J., Beck-Oldach K., Shavrukov Y., Langridge P., Lopato S. Optimization ofTaDREB3 gene expression in transgenic barley using cold-inducible promoters // Plant Biotechnol. J. 2013. V. 11. P. 659. https://doi.org/10.1111/pbi.12056
  27. Whitfield T.W., Wang J., Collins P.J., Partridge E.C., Aldred S.F., Trinklein N.D., Myers R.M., Weng Z.. Functional analysis of transcription factor binding sites in human promoters // Genome Biol. 2012. V. 13: R50. https://doi.org/10.1186/gb-2012-13-9-r50
  28. Shahmuradov I.A., Umarov R.Kh., Solovyev V.V. TSSPlant: a new tool for prediction of plant Pol II promoters // Nucleic Acids Res. 2017. V. 45: e65. https://doi.org/10.1093/nar/gkw1353

补充文件

附件文件
动作
1. JATS XML
下载
2. Fig. 1. Activity of succinic acid semi-aldehyde dehydrogenase in wheat leaves during salinization. The abscissa axis is the incubation time in 150 mM NaCl solution; K is the control sample. The enzymatic unit (E) was taken to be the amount of an enzyme catalyzing the conversion of 1 micromole of amber semialdehyde in 1 min at 25 ° C.

下载 (58KB)
索引源数据
3. Fig. 2. The relative level of transcripts of the SSADHA, SSADHB and SSADHD genes in leaves of wheat grown by the hydroponic method with a light intensity of 90 micromole quanta/(m2 s), at an ambient temperature of 25 ° C without incubation in 150 mM NaCl solution.

下载 (59KB)
索引源数据
4. Fig. 3. Relative levels of transcripts of the genes SASHA (white columns), SSADHB (gray columns) and SSADHD (black columns) in wheat leaves under stressful conditions. The abscissa axis is the incubation time in 150 mM NaCl solution; K is the control sample.

下载 (77KB)
索引源数据
5. Fig. 4. The proportion of SSADH genes of A-subgenomes (black columns), B-subgenomes (gray columns) and D-subgenomes (white columns) in the total content of succinic acid semialdehyde dehydrogenase transcripts in wheat leaves under stressful conditions.

下载 (67KB)
索引源数据
6. Fig. 5. Relative transcript levels of the WRKY 3 transcription factor gene in wheat leaves under stressful conditions. The abscissa axis is the incubation time in 150 mM NaCl solution; K is the control sample.

下载 (67KB)
索引源数据
7. Supplementary information
下载 (15KB)
索引源数据
8. Supplementary information
下载 (15KB)
索引源数据

注意

1 Дополнительные материалы размещены в электронном виде по DOI статьи: 10.31857/S0015330324010088


版权所有 © Russian Academy of Sciences, 2024

##common.cookie##