Identification of Triticum durum genotypes showing increased tolerance to oxidative stress

JUSTYNA LEŚNIOWSKA-NOWAK; MAGDALENA SOZONIUK; MAGDALENA KAWĘCKA; KORNELIA MAGA; MAŁGORZATA MROZEK

doi:10.24326/as.2020.1.4

Tom 75 Nr 1 (2020)

Artykuły

Identyfikacja genotypów Triticum durum o zwiększonej tolerancyjności na stres oksydacyjny

JUSTYNA LEŚNIOWSKA-NOWAK⁺⁻
MAGDALENA SOZONIUK⁺⁻
MAGDALENA KAWĘCKA⁺⁻
KORNELIA MAGA⁺⁻
MAŁGORZATA MROZEK⁺⁻

PDF (English)

DOI: https://doi.org/10.24326/as.2020.1.4
Przesłane: 11 października 2019
Opublikowane: 01-04-2020

Abstrakt

Stres oksydacyjny może powodować osłabienie lub obumarcie roślin. Mogą go wywoływać różne czynniki biotyczne i abiotyczne. W pracy analizowano genotypy pszenicy twardej w celu identyfikacji form charakteryzujących się podwyższoną tolerancyjnością na stres indukowany wiologenem metylu (parakwat). Obecność parakwatu w pożywce powodowała u większości analizowanych form zmniejszenie masy oraz długości części pędowej siewki, a także zahamowanie rozwoju systemu korzeniowego w porównaniu z formami kontrolnymi. Ponadto u niektórych z badanych form stres oksydacyjny powodował wystąpienie chloroz. Stwierdzono 6 różnych typów reakcji. Większość genotypów (58,8%) wykazywało obniżenie masy oraz długości siewek niezależnie od zastosowanego stężenia parakwatu. Zidentyfikowano 9 genotypów odpornych na działanie stresora (CYP, MEX × 2, ETH, FRA, ITA, POL, SUN, TUN), co stanowiło 6,1% badanych form.

Bibliografia

Ahmad P., Sarwat M., Sharma S., 2008. Reactive oxygen species, antioxidants and signaling in plants. J. Plant Biol. 51, 167–173. https://doi.org/10.1007/BF03030694
Bento M., Pereira S.G., Viegas W., Silva M., 2017. Durum wheat diversity for heat stress tolerance during inflorescence emergence is correlated to TdHSP101C expression in early developmental stages. PloS one 12(12). https://doi: 10.1371/journal.pone.0190085
Brankovic G.R, Dodig G., Zoric M.Z., Surlan-Momirovic G.G., 2014. Effects of climatic factors on grain vitreousness stability and heritability in durum wheat. Turk. J. Agric. For. 38, 429–440. https://doi.org/10.3906/tar-1308-51
Cui F., Brosché M., Shapiguzov A., He X.-Q., Vainonen J.P., Leppälä J., Trotta A., Kangasjär-vi S., Salojärvi J., Kangasjärvi J., Overmyer K. 2019. Interaction of methyl viologen-induced chloroplast and mitochondrial signalling in Arabidopsis. Free Radic. Biol. Med. 134, 555–566. https://doi.org/10.1016/j.freeradbiomed.2019.02.006
Díaz M.L., Soresi D.S., Basualdo J., Cuppari S.J., Carrera A. 2019. Transcriptomic response of durum wheat to cold stress at reproductive stage. Mol. Biol. Rep. 46(2), 2427–2445. https://doi.org/10.1007/s11033-019-04704-y
Docherty K.M., Kulpa C.F., 2005. Toxicity and antimicrobial activity of imidazolium and pyridinium ionic liquids. Green Chem. 7, 185–189. https://doi.org/10.1039/B419172B
Feki K., Kamoun Y., Mahmoud R.B., Farhat-Khemakhem A., Gargouri A., Brini F., 2015. Multiple abiotic stress tolerance of the transformants yeast cells and the transgenic Arabidopsis plants expressing a novel durum wheat catalase. Plant Physiol. Biochem. 97, 420–431. http://dx.doi.org/10.1016/j.plaphy.2015.10.034
Feki K., Farhat-Khemakhem A., Kamoun Y., Saibi W., Gargouri A., Brini F., 2016. Responses of transgenic Arabidopsis plants and recombinant yeast cells expressing a novel durum wheat manganese superoxide dismutase TdMnSOD to various abiotic stresses. J. Plant Physiol. 198, 56–68. http://dx.doi.org/10.1016/j.jplph.2016.03.019
Jia L., Xu W., Li W., Ye N., Liu R., Shi L., Bin Rahman A.N., Fan M., Zhang J., 2013. Class III peroxidases are activated in proanthocyanidin-deficient Arabidopsis thaliana seeds. Ann. Bot. London 111, 839–847. https://doi.org/10.1093/aob/mct045
Kubaláková M., Kovářová P., Suchánková P., Číhalíková J., Bartoš J., Lucretti S., Doležel J., 2005. Chromosome sorting in tetraploid wheat and its potential for genome analysis. Genetics 170, 823–829. https://doi.org/10.1534/genetics.104.039180
Małecka A., Tomaszewska B., 2005. Reaktywne formy tlenu w komórkach roślinnych i enzymatyczne systemy obronne. Post. Biol. Kom. 32(2), 311–325.
Mantri N., Patade V., Penna S., Ford R., Pang E., 2012. Abiotic stress responses in plants: present and future. In: P. Ahmad, M. Prasad (eds.), Abiotic stress responses in plants. Springer, New York, 1–19.
Mittler R., 2002. Oxidative stress, antioxidants and stress tolerance. Trends Plant Sci. 7, 405–410. https://doi.org/10.1016/S1360-1385(02)02312-9
Nowicka B., Kruk J., 2013. Reaktywne formy tlenu w roślinach – więcej niż trucizna. Kosmos 4, 583–596.
Puzanowska-Tarasiewicz H., Starczewska B., Kuźmicka L., 2008. Reaktywne formy tlenu. Bromat. Chem. Toksykol. 41, 1007–1015.
Rachoń L., Szumiło G., Stankowski S., 2011. Porównanie wybranych wskaźników wartości technologicznej pszenicy zwyczajnej (Triticum aestivum ssp. vulgare), twardej (Triticum durum) i orkiszowej (Triticum aestivum ssp. spelta). Fragm. Agron. 28, 52–59.
Ross J.H., Lim L.O., Krieger R.I., 1979. Herbicidal potency of 1,1'alkyl-4,4'bipyridylium salts as a function of their physicochemical constants in duckweed. Drug Chem. Toxicol. 2(3), 193–205.
Segit Z., Kociuba W., 2014. Polowa ocena odporności na choroby grzybowe jarej pszenicy twardej Triticum durum Desf. Pol. J. Agron. 16, 64–68.
Semenov M.A., Shewry P.R., 2011. Modelling predicts that heat stress, not drought, will increase vulnerability of wheat in Europe. Sci. Rep. 1(66), 1–5. https://doi.org/10.1038/srep00066
Sheu S.S., Nauduri D., Anders M.W., 2006. Targeting antioxidants to mitochondria: a new therapeutic direction. Biochim. Biophys. Acta 1762(2), 256–265. https://doi.org/10.1016/j.bbadis.2005.10.007
Westernack C., Hause B., 2013. Jasmonates: biosynthesis, perception, signal transduction and action in plant stress response, growth and development. Ann. Bot. London, 111, 1021–1058. https://doi.org/10.1093/aob/mct067
Youssefian, S., Nakamura, M., Orudgev, E., Kondo, N., 2001. Increased cysteine biosynthesis capacity of transgenic tobacco overexpressing an O-acetylserine(thiol) lyase modifies plant responses to oxidative stress. Plant Physiol. 126(3), 1001–1011. https://doi.org/10.1104/pp.126.3.1001