EFFECT OF METHYL JASMONATE ON THE GENE EXPRESSION, ENCODING NON-PROTEIN THIOL ENZYMES IN WHEAT UNDER CADMIUM

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The effect of the phytohormone – methyl jasmonate (MJ) on the expression of the TaGS1 and TaPCS1 genes encoding glutathione synthetase and phytochelatin synthase, respectively, which are key enzymes in the synthesis of glutathione and phytochelatins in wheat (var. Moskovskaya 39), was studied. For the first time, it has been shown, that pretreatment of plants by exogenous MJ (1 μM) leads to an increase in the accumulation of transcripts of the TaGS1 and TaPCS1 genes in leaves without cadmium effect. When cadmium (CdSO4, 100 μM) was added into the nutrient solution, the transcript level of TaGS1 gene increased in plants pretreated by MJ (compared to untreated plants), while the transcript level of TaPCS1 remained unaffected. The pretreatment of plants by MJ leads to a lower accumulation of cadmium in the roots and leaves of wheat. At the same time, MJ had no effect on the linear growth parameters of plants, but had a positive effect on the accumulation of biomass under cadmium. It has been suggested that MJ is involved in plant tolerance to cadmium by increasing the expression of the TaGS1 and TaPCS1 genes and, as a result, enhancing the synthesis of chelating compounds, as well as by reducing the supply of metal ions to plants.

About the authors

N. S. Repkina

Institute of Biology of the Karelian Research Centre of the Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: nrt9@yandex.ru
Russian Federation, Petrozavodsk

A. F. Titov

Institute of Biology of the Karelian Research Centre of the Russian Academy of Sciences

Email: nrt9@yandex.ru
Russian Federation, Petrozavodsk

I. A. Nilova

Institute of Biology of the Karelian Research Centre of the Russian Academy of Sciences

Email: nrt9@yandex.ru
Russian Federation, Petrozavodsk

N. M. Kaznina

Institute of Biology of the Karelian Research Centre of the Russian Academy of Sciences

Email: nrt9@yandex.ru
Russian Federation, Petrozavodsk

References

  1. Zhai Q., Yan C., Li L. et al. Jasmonates. In: Hormone metabolism and signaling in plants // Amsterdam. Elsevier Ltd, 2017. P. 243–272.
  2. Kuznetsov Vl.V., Dmitrieva G.A. Physiology of Plants. Moscow: Unirite, 2016. (In Russ)
  3. Singh P., Arif Y., Siddiqui H. et al. Jasmonate: A versatile messenger in plants. In: Jasmonates and salicylates signaling in plants // Switzerland. Springer Nature, 2021. P. 129–158.
  4. Kolupaev Yu.E., Yastreb T.O. Jasmonate signaling and plant adaptation to abiotic stressors (Review) // Applied Biochemistry and Microbiology. 2021. V. 57. № 1. P. 1–19.
  5. Bali A.S., Sidhu G.P.S., Kumar V. et al. Mitigating cadmium toxicity in plants by phytohormone. In: Cadmium toxicity and tolerance in plants // Amsterdam. Elsevier Inc, 2019. P. 375–396.
  6. Chandrakar V., Yadu B., Xalxo R. et al. Mechanisms of plant adaptation and tolerance to metal/metalloid toxicity. In: Plant Ecophysiology and adaptation under climate change: Mechanisms and perspectives II Singapore // Springer Nature. 2020. P. 107–130.
  7. Raza A., Charagh S., Najati-Kakavand S. et al. The crucial role of jasmonates in enchancing heavy metals tolerance in plants. In: Jasmonates and salicylates signaling in plants // Switzerland. Springer Nature. 2021. P. 159–183.
  8. Singh I., Shah K. Exogenous application of methyl jasmonate lowers the effect of cadmium-induced oxidative injury in rice seedlings // Phytochemistry. 2014. V. 108. P. 57–66.
  9. Farhangi-Abriz S., Ghassemi-Golezani K. Jasmonates: Mechanisms and functions in abiotic stress tolerance of plants // Biocatalysis and agricultural biotechnology. 2019. V. 20. P. 101210.
  10. Nguen T.H., Goossens A., Lacchini E. Jasmonate: A hormone of primary importance for plant metabolism // Current Opinion in Plant Biology. 2022. V. 67. P. 102197.
  11. Napoleāo T.A., Soares G., Vital C.E. et al. Methyl jasmonate and salicylic acid are able to modify cell wall but only salicylic acid alters biomass digestibility in the model grass Brachypodium distachyon // Plant Science. 2017. V. 263. P. 46–54.
  12. Gallego S.M., Pena L.B., Barcia R.A. et al. Unravelling cadmium toxicity and tolerance in plants: Insight into regulatory mechanisms // Environmental and Experimental Botany. 2012. V. 83. P. 33–46.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2.

Download (40KB)

Copyright (c) 2023 Н.С. Репкина, А.Ф. Титов, И.А. Нилова, Н.М. Казнина

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».