-
Ресурс РМЭБ
Единая база данных, объединяющая электронные ресурсы вузов Казахстана
Подробнее -
-
Клеточная селекция пшеницы и картофеля с использованием пероксидазы в качестве белкового маркера засухоустойчивости
УДК:
576.3/.7.086.83:581.4
Автор статьи:
Егизбаева Т.К.
Соавторы:
Ли Т., Хасейн А., Халымбетова А.E., Жардемали Ж.
Место работы автора:
Институт биологии и биотехнологии растений, Институт молекулярной биологии и биохимии
Название журнала:
Биотехнология. Теория и практика
Год выпуска:
2010
Номер журнала:
3
Страницы:
с.25-32
Резюме на казахском языке:
Сұрыптау жұмыстарын клеткалық деңгейде жүргізу дәстүрлі әдістермен салыстырғанда өсімдіктердің жаңа формаларын шығаруды 2-4 есе жылдамдатуға мүмкіншілік береді.Бидайдын суспензиялық культурасын жетілген және жетілмеген тұқымбүршігінің каллус культурасынан алынды. Картоптың каллус культурасы жапырақ тақтасынан және апикальды меристемадан алынған. Суспензия культурасындағы тірі клеткалардың қатынасы өлген клеткалардың ЛМ50 тең болғанда пайыз бойынша анықталды. Стресс фактордың концентрациясы ЛМ50 жоғары болғанда клеткалардың бөліну процесінің бұзылуы және некрозға ұщырауысияқты жағымсыз жағдайлар туғызады. Картоп және бидай генотиптерінің абиотикалық стресске төзімділігімен бірге пероксидаза ферментінің белсенділігі жоғары болғаны анықталды.Антиоксидант-ферменттерді зерттеу негізінде стресске төзімділіктің белоктық меркерлерін жасау құрғақшылыққа төзімді картоп және бидайдың клеткалық линияларын жылдам уақытта сұрыптаудамаңызды роль атқарады. Сұрыптап алынған линялар селекция процесінде қолданылады.
Резюме на английском языке:
Cellular breeding allows to develop a new plant forms and lines in 2-4 times faster in comparison with traditional selection. Suspension culture of wheat was got from callus of mature and immatureembrios. Subcultivation was processed two times per week. Potato callus was got from leaf and apical meristem. High frequency potato callus formation was noticed from leaf (86-94%) and apical meristem -63-65%. Stress factors lethal doses were determined for wheat and potato suspension cultures - LD50, %. Stress factors concentrations above LD50 led up to cell devision disturbance and necrosis.Preliminary enzymes-antioxidants research showed that genotypes with higher resistance to a different stresses were having higher peroxidase activity. The peroxidase activity of potato suspension culture was almost fully depressed on 14-th day after 0.2М mannitol treatment for drought-sensitive vr. Baksha and on the contrary for drought-resistant vr.Aksor was at the same level as control. Development of proteins-markers, based on study of enzymes – antioxidants, is very important forenhanced breeding of drought resistant wheat and potato cultivars.
Список литературы:
1. Серазетдинова, Полимбетова Н.С., Лесова Ж.Т., Жуловчинова С.О., Каниев Б.К., Аликулов З.А., Карабаев М.К., Жардемали Ж.К. Действие хлорида натрия и полиэтиленгликоля в различных концентрациях на рост суспензионной культуры клеток пшеницы // Физиология и биохимия культ. растений. - 2000. - Т. 32. - N4. - С. 302-307.
2. Беккужина С.С., Никифорова И.Д. Клональное размножение и тестирование насолеустойчивость растений-регенерантов яровой пшеницы // Новые методы биотехнологии растений. - Пущино, 1993. - С. 113.
3. Gulati A. and Jaiwal P.K. Selection and characterization of mannitol-tolerant callus lines of Vigna radiata (L.) Wilczek. Plant Cell, Tissue and Organ Culture. Springer Netherlands. 1993. V 34, N1. pp. 35-41.
4. Apel K, Hirt H Reactive oxygen species: metabolism,oxidative stress, and signal transduction. Annu Rev PlantBiol. 2004. V 55. pp. 373–399.
5. Davidson JF, Schiestl RH. Mitochondrial respiratory electron carriers are involved in oxidative stress during heat stress in Saccharomyces cerevisiae // Mol Cell Biol. - 2001. - V 21. - pp.8483–8489.
6. Таран Н.Ю., Оканенко О.А., Бацманова Л.М., Мусієнко М.М. Вторинний оксидний стресяк елемент загальної адаптивної відповіді рослин надію несприятливих факторів довкілля // Физиология и биохимия культ. растений. - 2004. - Т. 36, N 1. - С. 3–14.
7. Pnueli P., Liang H., Rozenberg M., Mittler R. Growth suppression, altered stomatal responses, and augmented induction of heat shock proteins in cytosolic ascorbate peroxidase (Apx1)-deficient Arabidopsis plants. Plant J. - 2003. - V. 34. - P. 187-203.
8. Mittler R, Vanderauwera S, Gollery M, Van Breusegem F. Reactive oxygen gene network of plants. Trends Plant Sci. - 2004. - V. 9. - pp. 490–498.
9. Asada K, Takahashi M. Production and scavenging of active oxygen in photosynthesis. In: Kyle DJ, Osmond CB,Arntzen CJ (eds). Photoinhibition. Elsevier, Amsterdam, 1987. - P. 227–287.
10. Iba K. Acclimative response to temperature stress in higher plants: approaches of gene engineering for temperature tolerance. Annu Rev Plant Biol. - 2002. - V. 53. - P. 225–245.
11. Часов, Гордон Л.Х., Колесников О.П., Минибаева Ф.В. Пероксидаза клеточной поверхности – генератор супероксид-аниона в корневых клетках пшеницы при раневом стрессе // Цитология. - 2002. - Т. 44, N7. - С. 691-696.
12. Dat J., Vandenabeele S., Vranova E. et al. Dual action of the active oxygen species during plant stress responses. Cell. Mol. Life Sci. - 2000. - V. 57. - P. 779-795.
13. Doke N. The oxidative burst in signal transduction and plant stress. Oxidative stress and the molecular biology of antioxidant defenses. Ed. Scandalios J.G– NY, 1997. - P. 785-813.
14. Lopez-Delgado H., Dat J.F., Foyer C.H., Scott I.M. Induction of thermotolerance in potato microplants by acetylsalicylic acid and H2O2. J. Exp. Bot. - 1998. - V. 49. - P. 713-720.
15. Карпец Ю.В. О возможных механизмах индуцирования теплоустойчивости проростков пшеницы мягкой и сосны обыкновенной кратковременным действием высокой температуры // Вісн. Харків. націон. аграрн. ун-ту. Сер. Біологія. - 2007. - Вип. 3 (12). – С. 63-70.
16. Карпец Ю.В., Колупаев Ю.Е. Ответ растений на гипертермию. Молекулярно-клеточные аспекты // Вісн. Харків. націон. аграрн. ун-ту. Сер. Біологія. - 2009. - Вип. 1 [16]. - С. 19-38.
17. Карпец Ю.В., Колупаев Ю.Е. Содержание пероксидов в корнях проростков пшеницы при гипертермии в зависимости от кальциевого статуса их клеток. // Вісн. Харків. націон. аграрн. ун-ту. Сер. Біологія. - 2008. - Вип. 3 [15]. - С. 33-40.
18. Suzuki N, Mittler R. Reactive oxygen species and temperature stresses: A delicate balance between signaling and destruction . Physiol. Plant. - 2006. - V. 126. - P. 45-51.
19. Лебедева О.В., Угарова Н.Н., Березин И.В. Кинетическое изучение реакции окисления о-дианизидина Н2О2 в присутствии пероксидазы хрена // Биохимия. - 1977. - Т. 42. - С. 1372- 1379.
20. Lee T., Bohnert H. J., Poroyko V.A. Transcript and Metabolic Changes in Carbon and Nitrogen Allocation Pathways in Wheat under Drought. Proceedings of Conference. Eucarpia.Lleida (Spain). November 13-17, 2006. - P. 221-225.
21. Shao HB, Chu LY, Zhao CX,Guo QJ,Liu XA, Ribaut JM. Plant gene regulatory network system under abiotic stress. Review article. Acata Biologica Szegediensis. - 2006. - V. 50(1-2). - P.1-9.
22. Shao HB, Chu LY, Wu G, Zhang JH, Lu ZH, Hu YC. Changes of some anti-oxidative physiological indices under soil water deficits among 10 wheat genotypes at tillering stage. Colloids Surf B Biointerfaces. - 2007. - V. 54[2]. - P.143-149.
23. Almeselmani M., Deshmukh P.S., Sairam R.K., Kushwaha S.R. and Singh T.P. Protective role ofantioxidant enzymes under high temperature stress. 2006. New Delhi, India.
24. Lopez-Matas M.-A., Nunez P., Soto A. et al. Protein cryoprotective activity of a cytosolic small heatshock protein that accumulates constitutively in chestnut stems and is up-regulated by low and hightemperatures. Plant Physiol. - 2004. - V. 134, N4. - P. 1708-1717.
1. Серазетдинова, Полимбетова Н.С., Лесова Ж.Т., Жуловчинова С.О., Каниев Б.К., Аликулов З.А., Карабаев М.К., Жардемали Ж.К. Действие хлорида натрия и полиэтиленгликоля в различных концентрациях на рост суспензионной культуры клеток пшеницы // Физиология и биохимия культ. растений. - 2000. - Т. 32. - N4. - С. 302-307.
2. Беккужина С.С., Никифорова И.Д. Клональное размножение и тестирование насолеустойчивость растений-регенерантов яровой пшеницы // Новые методы биотехнологии растений. - Пущино, 1993. - С. 113.
3. Gulati A. and Jaiwal P.K. Selection and characterization of mannitol-tolerant callus lines of Vigna radiata (L.) Wilczek. Plant Cell, Tissue and Organ Culture. Springer Netherlands. 1993. V 34, N1. pp. 35-41.
4. Apel K, Hirt H Reactive oxygen species: metabolism,oxidative stress, and signal transduction. Annu Rev PlantBiol. 2004. V 55. pp. 373–399.
5. Davidson JF, Schiestl RH. Mitochondrial respiratory electron carriers are involved in oxidative stress during heat stress in Saccharomyces cerevisiae // Mol Cell Biol. - 2001. - V 21. - pp.8483–8489.
6. Таран Н.Ю., Оканенко О.А., Бацманова Л.М., Мусієнко М.М. Вторинний оксидний стресяк елемент загальної адаптивної відповіді рослин надію несприятливих факторів довкілля // Физиология и биохимия культ. растений. - 2004. - Т. 36, N 1. - С. 3–14.
7. Pnueli P., Liang H., Rozenberg M., Mittler R. Growth suppression, altered stomatal responses, and augmented induction of heat shock proteins in cytosolic ascorbate peroxidase (Apx1)-deficient Arabidopsis plants. Plant J. - 2003. - V. 34. - P. 187-203.
8. Mittler R, Vanderauwera S, Gollery M, Van Breusegem F. Reactive oxygen gene network of plants. Trends Plant Sci. - 2004. - V. 9. - pp. 490–498.
9. Asada K, Takahashi M. Production and scavenging of active oxygen in photosynthesis. In: Kyle DJ, Osmond CB,Arntzen CJ (eds). Photoinhibition. Elsevier, Amsterdam, 1987. - P. 227–287.
10. Iba K. Acclimative response to temperature stress in higher plants: approaches of gene engineering for temperature tolerance. Annu Rev Plant Biol. - 2002. - V. 53. - P. 225–245.
11. Часов, Гордон Л.Х., Колесников О.П., Минибаева Ф.В. Пероксидаза клеточной поверхности – генератор супероксид-аниона в корневых клетках пшеницы при раневом стрессе // Цитология. - 2002. - Т. 44, N7. - С. 691-696.
12. Dat J., Vandenabeele S., Vranova E. et al. Dual action of the active oxygen species during plant stress responses. Cell. Mol. Life Sci. - 2000. - V. 57. - P. 779-795.
13. Doke N. The oxidative burst in signal transduction and plant stress. Oxidative stress and the molecular biology of antioxidant defenses. Ed. Scandalios J.G– NY, 1997. - P. 785-813.
14. Lopez-Delgado H., Dat J.F., Foyer C.H., Scott I.M. Induction of thermotolerance in potato microplants by acetylsalicylic acid and H2O2. J. Exp. Bot. - 1998. - V. 49. - P. 713-720.
15. Карпец Ю.В. О возможных механизмах индуцирования теплоустойчивости проростков пшеницы мягкой и сосны обыкновенной кратковременным действием высокой температуры // Вісн. Харків. націон. аграрн. ун-ту. Сер. Біологія. - 2007. - Вип. 3 (12). – С. 63-70.
16. Карпец Ю.В., Колупаев Ю.Е. Ответ растений на гипертермию. Молекулярно-клеточные аспекты // Вісн. Харків. націон. аграрн. ун-ту. Сер. Біологія. - 2009. - Вип. 1 [16]. - С. 19-38.
17. Карпец Ю.В., Колупаев Ю.Е. Содержание пероксидов в корнях проростков пшеницы при гипертермии в зависимости от кальциевого статуса их клеток. // Вісн. Харків. націон. аграрн. ун-ту. Сер. Біологія. - 2008. - Вип. 3 [15]. - С. 33-40.
18. Suzuki N, Mittler R. Reactive oxygen species and temperature stresses: A delicate balance between signaling and destruction . Physiol. Plant. - 2006. - V. 126. - P. 45-51.
19. Лебедева О.В., Угарова Н.Н., Березин И.В. Кинетическое изучение реакции окисления о-дианизидина Н2О2 в присутствии пероксидазы хрена // Биохимия. - 1977. - Т. 42. - С. 1372- 1379.
20. Lee T., Bohnert H. J., Poroyko V.A. Transcript and Metabolic Changes in Carbon and Nitrogen Allocation Pathways in Wheat under Drought. Proceedings of Conference. Eucarpia.Lleida (Spain). November 13-17, 2006. - P. 221-225.
21. Shao HB, Chu LY, Zhao CX,Guo QJ,Liu XA, Ribaut JM. Plant gene regulatory network system under abiotic stress. Review article. Acata Biologica Szegediensis. - 2006. - V. 50(1-2). - P.1-9.
22. Shao HB, Chu LY, Wu G, Zhang JH, Lu ZH, Hu YC. Changes of some anti-oxidative physiological indices under soil water deficits among 10 wheat genotypes at tillering stage. Colloids Surf B Biointerfaces. - 2007. - V. 54[2]. - P.143-149.
23. Almeselmani M., Deshmukh P.S., Sairam R.K., Kushwaha S.R. and Singh T.P. Protective role ofantioxidant enzymes under high temperature stress. 2006. New Delhi, India.
24. Lopez-Matas M.-A., Nunez P., Soto A. et al. Protein cryoprotective activity of a cytosolic small heatshock protein that accumulates constitutively in chestnut stems and is up-regulated by low and hightemperatures. Plant Physiol. - 2004. - V. 134, N4. - P. 1708-1717.
Электронный вариант:
скачать
Проведение селекции на клеточном уровне позволяет создавать новые формы растений в 2-4 раза быстрее по сравнению с традиционными способами.Суспензионную культуру пшеницы получали из каллусов зрелых и незрелых зародышей. Каллусы картофеля были получены из листовых пластинок и апикальной меристемы. Были определены летальныедозы, при которых относительное число живых клеток в суспензионной культуре равнялось количеству погибших клеток - ЛД50, в %. Увеличение концентрации стрессовых факторов выше ЛД50 приводило к нежелательным эффектам: нарушениям деления и последующему некрозу клеток. Установлено, что генотипы пшеницы и картофеля, проявившие засухоустойчивость, обладали значительно более высокойактивностью пероксидазы. Разработка белковых маркеров стрессоустойчивости, основанная на изученииферментов-антиоксидантов, имеет важное значение для ускоренного отбора засухоустойчивых клеточныхлиний картофеля и пшеницы для дальнейшего использования их в селекции.
Последние Новости
- 28.11.2012
Казахстанская общенациональная пробная подписка на IEEE/IET
- 20.12.2011
В шаге от цели «Smart»
- 20.12.2011
Инновационный прорыв региона