Characteristics of composition and content of auxins in tissues of Siberian apple tree Malus baccata L. Borkh.

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

It is known that the highest content of auxins is found primarily in the areas of active mitosis, including young leaves, apical meristems, cambium, embryos and endosperm, as well as developing fruits, which determines, among other things, plant habitus and fruit size. In agriculture and biotechnology, auxins (indole-3-butyric acid (IBA) and indole-3-acetic acid (IAA) are used to stimulate lateral development, including in apple tree rootstocks. Despite the crucial role of endogenous IBA in rooting, its presence in apple tree tissues remains unconfirmed, although its content in planta was shown for many other plants. Therefore, in this work, the composition and content of auxins in 2 tissue types of Siberian apple tree of lowand high-growing forms, along with the presence of IBA in them, was compared. Tissues of ovary and bark of Siberian apple tree (Malus baccata L. Borkh.) of 2 forms (low and tall) growing on an experimental plot of Siberian Institute of Plant Physiology and Biochemistry SB RAS were used in the study. Bark samples were collected from the 1st year shoots at the stage of intensive sap flow. The ovary samples were collected in July at the stage of active growth. Auxins purified by solid-phase extraction were analysed by GC-MS. In addition to IAA-3, the following auxins were found in fast-growing tissues of the Siberian apple tree both in the cambium layer of annual gain during intensive sap flow and set fruit during the active growth stage: IBA, indole-1-acetic acid, indole-3-carboxylic acid and indole-3-propionic acid. Similar to other plants, the content of these auxins was significantly lower than that of endogenous IAA.

About the authors

A. V. Stolbikova

Siberian Institute of Plant Physiology and Biochemistry, SB RAS

Email: alecsandrit@rambler.ru

L. V. Dudareva

Siberian Institute of Plant Physiology and Biochemistry, SB RAS

Email: laser@sifibr.irk.ru

A. V. Rudikovskii

Siberian Institute of Plant Physiology and Biochemistry, SB RAS

Email: rudikovalex@mail.ru

Z. O. Stavitskaya

Siberian Institute of Plant Physiology and Biochemistry, SB RAS

Email: stavitskaya.zlata@gmail.com

T. V. Kopytina

Siberian Institute of Plant Physiology and Biochemistry, SB RAS

Email: kopytina@mail.ru

E. G. Rudikovskaya

Siberian Institute of Plant Physiology and Biochemistry, SB RAS

Email: rudal69@mail.ru

References

  1. Pop T. I., Pamfil D. C., Bellini C. Auxin control in the formation of adventitious roots // Notulae Botanicae Horti Agrobotanici Cluj-Napoca. 2011. Vol. 39, no. 1. P. 307−316. https://doi.org/10.15835/nbha39161012011.
  2. Новикова Г. В., Носов А. В., Степанченко Н. С., Фоменков А. А., Мамаева А. С., Мошков И. Е. Пролиферация клеток растений и ее регуляторы // Физиология растений. 2013. Т. 60. N 4. С. 529–536. 10.7868/S0015330313040118' target='_blank'>https://doi: 10.7868/S0015330313040118.
  3. Song C., Zhang D., Zhang J., Zheng L., Zhao C., Ma J., et al. Expression analysis of key auxin synthesis, transport, and metabolism genes in different young dwarfing apple trees // Acta Physiologiae Plantarum. 2016. Vol. 38. http://doi.org/10.1007/s11738016-2065-2.
  4. Bu H., Yu W., Yuan H., Yue P., Wei Y., Wang A. Endogenous auxin content contributes to larger size of apple fruit // Frontiers in Plant Science. 2020. Vol. 11. P. 592540. https://doi.org/10.3389/fpls.2020.592540.
  5. Su Y., He H., Wang P., Ma Z., Mao J., Chen B. Genome-wide characterization and expression analyses of the auxin/indole-3-acetic acid (Aux/IAA) gene family in apple (Malus domestica) // Gene. 2021. Vol. 768. P. 145302. 10.1016/j.gene.2020.145302' target='_blank'>https://doi: 10.1016/j.gene.2020.145302.
  6. Singh K. K., Chauhan J. S., Kumar P., Rawat J. M. S., Suwalk R. L. Effect of auxins, rooting media and vegetative propagation methods of apple (Malus spp.) // European Journal of Biotechnology and Bioscience. 2019. Vol. 7, no. 2. P. 82−88.
  7. Bai T., Dong Z., Xianbo Z. X., Song S., Jiao J., Wang M., et al. Auxin and its interaction with ethylene control adventitious root formation and development in apple rootstock // Frontiers Plant Science. 2020. Vol. 11. P. 574881. https://doi.org/10.3389/fpls.2020.574881.
  8. Cooper W. C. Hormones in relation to root formation on stem cuttings // Plant Physiology. 1935. Vol. 10. P. 789−794. https://doi.org/10.1104/pp.10.4.789.
  9. Zimmerman P. W., Wilcoxon F. Several chemical growth substances which cause initiation of roots and other responses in plants // Contributions from Boyce Thompson Institute. 1935. Vol. 7. P. 209−229.
  10. Mao J.-P., Zhang D., Zhang X., Li K., Liu Z., Meng Y., et al. Effect of exogenous indole-3-butanoic acid (IBA) application on the morphology, hormone status, and gene expression of developing lateral roots in Malus hupehensis // Scientia Horticulturae. 2018. Vol. 232. P. 112−120. https://doi.org/10.1016/J.SCIENTA.2017.12.013.
  11. Harbage J., Stimart D. P. Effect of pH and 1H-indole-3-butyric acid (IBA) on rooting of apple microcuttings // American Society for Horticultural Science. 1996. Vol. 121, no. 6. P. 1049–1053. https://doi.org/10.21273/JASHS.121.6.1049.
  12. De Rubel B., Audenaert D., Xuan W., Overvoorde P., Strader L. C., Kepinski S., et al. A role for the root cap in root branching revealed by the non-auxin probe naxillin // Nature Chemical Biology. 2012. Vol. 8, no. 9. P. 798–805. http://doi.org/10.1038/nchembio.1044.
  13. Blazkova A., Sotta B., Tranvan H., Maldiney R., Bonnet M., Einhorn J., et al. Auxin metabolism and rooting in young and mature clones of Sequoia sempervirens // Physiologia Plantarum. 2006. Vol. 99. P. 73−80. https://doi.org/10.1111/j.1399-3054.1997.tb03433.x.
  14. Li K., Liang Y., Xing L., Mao J., Liu Z., Dong F., et al. Transcriptome analysis reveals multiple hormones, wounding and sugar signaling pathways mediate adventitious root formation in apple rootstock // International Journal of Molecular Sciences. 2018. Vol. 19, no. 8. P. 2201. https://doi.org/10.3390/ijms19082201.
  15. Epstein E., Ludwig-Müller J. Indole-3-butyric acid in plants: occurrence, synthesis, metabolism and transport // Physiologia Plantarum. 1993. Vol. 88. P. 382−389. https://doi.org/10.1111/j.1399-3054.1993.tb05513.x.
  16. Zhao Y. Auxin biosynthesis // The Arabidopsis Book. 2014. Vol. 2014, no. 12. https://doi.org/10.1199/tab.0173.
  17. Song C., Zhang D., Zheng L., Shen Y., Zuo X., Mao J., et al. Genome-wide identification and expression profiling of the YUCCA gene family in Malus domestica // Scientific Reports. 2020. Vol. 10. P. 10866. http://doi.org/10.1038/s41598-020-66483-y.
  18. Рудиковский А. В., Рудиковская Е. Г., Дударева Л. В., Кузнецова Е. В. Уникальные и редкие формы яблони сибирской Селенгинского района Бурятии // Сибирский экологический журнал. 2008. Т. 15. N 2. С. 327−333.
  19. Rudikovskii A. V., Stolbikova A. V., Rudikovskaya E. G., Dudareva L. V. Role of fhytohormones un the formation of dwarf and tall Siberian crabapple (Malus baccata L. Borkh.) // Zemdirbyste-Agriculture. 2019. Vol. 106, no. 2. P. 167−172. http:dx.doi.org/10.13080/z-a.2019.106.022.
  20. Damodaran S., Strader L. C. Indole 3-butyric acid metabolism and transport in Arabidopsis thaliana // Frontiers in Plant Science. 2019. Vol. 10. P. 851. https://doi.org/10.3389/fpls.2019.008512019.
  21. Sun C. Y., Wang Y., Xu X. F., Sun Y., Zhu L. H., Han Z. H. Regeneration from leaf segments of in vitro-grown shoots of Malus baccata // New Zealand Journal of Crop and Horticultural Science. 2008. Vol. 36, no. 4. P. 233−238. https://doi.org/10.1080/01140670809510239.
  22. Михайлова Т. И., Хабаров С. Н. Способы получения корнесобственного посадочного материала яблони для создания устойчивых насаждений // Сибирский вестник сельскохозяйственной науки. 2006. N 2. С. 63−69.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download


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».