en   ru   uk  
 
 
Физиология растений и генетика 2019, том 51, № 5, 425-435, doi: https://doi.org/10.15407/frg2019.05.425

Влияние седаксана на состояние антиоксидантной и осмопротекторной систем проростков кукурузы в условиях солевого стресса

Шкляревский М.А.1, Ястреб Т.О.1, Швиденко Н.В.1, Луговая А.А.1, Карпец Ю.В.1, Колупаев Ю.Е.1,2

  1. Харьковский национальный аграрный университет им. В.В. Докучаева
  2. Харьковский национальный университет им. В.Н. Каразина

Фунгицид седаксан (смесь транс- и цис-изомеров N-[2-(1,1'-бициклопропил)-2-илфенил]-3-(дифторометил)-1-метил-1-H-пиразол-4-карбоксамида), относящийся к ингибиторам сукцинатдегидрогеназы, вызывает у растений широкий спектр физиологических реакций, связанных с изменениями гормонального баланса и экспрессии большого количества генов. Исследовали влияние этого фунгицида на устойчивость проростков кукурузы (Zea mays L.) гибридов Ариоссо и Ротанго к солевому стрессу (проращивание семян на 100 мМ растворе NaCl). Гибрид Ротанго отличался более высокой солеустойчивостью по сравнению с гибридом Ариоссо, что проявлялось в мень­шем угнетении роста побегов и корней в условиях солевого стресса. Прайминг семян седаксаном в концентрации 0,1 мг/мл существенно смягчал негативное влияние солевого стресса на линейный рост и накопление биомассы проростков. При этом обработка седаксаном проростков гибрида Ариоссо при солевом стрессе усиливала рост как побегов, так и корней, а гибрида Ротанго — только побегов. Для гибрида Ротанго в стрессовых условиях были характерны более высокие значения активности супероксиддисмутазы (СОД) и гваяколпероксидазы в побегах по сравнению с таковыми у гибрида Ариоссо. Под влиянием седаксана при действии солевого стресса у гибрида Ариоссо повышалась активность СОД. Активность других антиоксидантных ферментов (каталазы, гваяколпероксидазы) в вариантах с праймингом семян седаксаном у обоих гибридов почти не изменялась. Обработка седаксаном семян обоих гибридов существенно усиливала накопление пролина и вызывала тенденцию к повышению содержания сахаров и антоцианов при действии NaCl. Седаксан также устранял вызываемое солевым стрессом повышение содержания пероксида водорода в побегах проростков обоих генотипов. Сделан вывод, что одной из причин повышения солеустойчивости кукурузы при действии седаксана может быть усиление накопления низкомолекулярных антиоксидантов и осмолитов.

Ключевые слова: Zea mays L., седаксан, солевой стресс, устойчивость, активные формы кислорода, антиоксидантная система, осмопротекторная система

Физиология растений и генетика
2019, том 51, № 5, 425-435

Полный текст и дополнительные материалы

В свободном доступе: PDF  

Цитированная литература

1. Zeun, R., Scalliet, G. & Oostendorp, M. (2013). Biological activity of sedaxane - a novel broad-spectrum fungicide for seed treatment. Pest. Manag. Sci., 69, pp. 527-534. https://doi.org/10.1002/ps.3405

2. Rheinheimer, J. (2012). Succinate dehydrogenase inhibitors. Modern Crop Protection Compounds. Wiley-VCH, Weinheim, Germany, 2, pp. 627-639.

3. Jeschke, P. (2016). Progress of modern agricultural chemistry and future prospects. Pest. Manag. Sci., 72, pp. 433-455. https://doi.org/10.1002/ps.4190

4. Huang, S. & Millar, A.H. (2013). Succinate dehydrogenase: the complex roles of a simple enzyme. Curr. Opin. Plant Biol., 16(3), pp. 344-349. https://doi.org/10.1016/j.pbi.2013.02.007

5. Gleason, C., Huang, S., Thatcher, L., Foley, R.C., Anderson, C.R., Carroll, A.J., Millar, A.H., & Singh, K.B. (2011). Mitochondrial complex II has a key role in mitochondrial-derived reactive oxygen species influence on plant stress gene regulation and defense. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 108, pp. 10768-10773. https://doi.org/10.1073/pnas.1016060108

6. Kolupaev, Yu.E., Karpets, Yu.V., Yastreb, T.O. & Firsova, E.N. (2017). Protective effect of inhibitors of succinate dehydrogenase on wheat seedlings during osmotic stress. Appl. Biochem. Microbiol., 53(3), pp. 353-358. https://doi.org/10.1134/S0003683817030097

7. Ajigboye, O.O., Lu, C., Murchie, E.H., Schlatter, C., Swart, G. & Ray, R.V. (2017). Altered gene expression by sedaxane increases PSII efficiency, photosynthesis and growth and improves tolerance to drought in wheat seedlings. Pestic. Biochem. Physiol., 137, pp. 49-61. https://doi.org/10.1016/j.pestbp.2016.09.008

8. Dal Cortivo, C., Conselvan, G.B., Carletti, P., Barion, G., Sella, L. & Vamerali, T. (2017). Biostimulant effects of seed-applied sedaxane fungicide: morphological and physiological changes in maize seedlings. Front. Plant Sci., 8: 2072. https://doi.org/10.3389/fpls.2017.02072

9. Munns, R. (2002). Comparative physiology of salt and water stress. Plant Cell Environ., 25, pp. 239-250. https://doi.org/10.1046/j.0016-8025.2001.00808.x

10. Isayenkov, S.V. (2012). Physiological and molecular aspects of salt stress in plants. Cytol. Genet., 46, pp. 302-318. https://doi.org/10.3103/S0095452712050040

11. Rozentsvet, O.A., Nesterov, V.N. & Bogdanova, E.S. (2017). Structural, physiological, and biochemical aspects of salinity tolerance of halophytes. Rus. J. Plant Physiol., 64(4), pp. 464-477. https://doi.org/10.1134/S1021443717040112

12. Matysik, J., Alia, B., Bhalu, B. & Mohanty, P. (2002). Molecular mechanism of quenching of reactive oxygen species by proline under stress in plant. Curr. Sci., 82, pp. 525-532.

13. Kolupaev, Yu.E., Firsova, K.M., Shvidenko, M.V. & Yastreb, T.O. (2018). Hydrogen sulfide donor influence on state of antioxidant system of wheat seedlings under osmotic stress. Fiziol. rast. genet., 50, No. 1, pp. 29-38. https://doi.org/10.15407/frg2018.01.029

14. Nogues, S. & Bakerm, N.R. (2000). Effects of drought on photosynthesis in Mediterranean plants grown under UV-B radiation. J. Exp. Bot., 51, pp. 1309-1317. https://doi.org/10.1093/jxb/51.348.1309

15. Bates, L.S., Walden, R.P. & Tear, G.D. (1973). Rapid deter-mination of free proline for water stress studies. Plant Soil, 39(1), pp. 205-210. https://doi.org/10.1007/BF00018060

16. Zhao, K., Fan, H., Zhou, S. & Song, J. (2003). Study on the salt and drought tolerance of Suaeda salsa and Kalanchoe claigremontiana under iso-osmotic salt and water stress. Plant Sci., 165(4), pp. 837-844. https://doi.org/10.1016/S0168-9452(03)00282-6

17. Sagisaka, S. (1976). The occurrence of peroxide in a perennial plant, Populus gelrica. Plant Physiol., 57, pp. 308-309. https://doi.org/10.1104/pp.57.2.308

18. Szabados, L. & Savoure, A. (2010). Proline: a multifunctional amino acid. Trends Plant Sci., 15(2), pp. 89-97. https://doi.org/10.1016/j.tplants.2009.11.009

19. Liang, X., Zhang, L., Natarajan, S.K. & Becker, D.F. (2013). Proline mechanisms of stress survival. Antioxid. Redox Signal., 19, pp. 998-1011. https://doi.org/10.1089/ars.2012.5074

20. Signorelli, S., Coitino, E.L., Borsani, O. & Monza, J. (2014). Molecular mechanisms for the reaction between OH radicals and proline: insights on the role as reactive oxygen species scavenger in plant stress. J. Phys. Chem., 118(1), pp. 37-47. https://doi.org/10.1021/jp407773u

21. Khlestkina, E.K. (2013). The adaptive role of flavonoids: emphasis on cereals. Cereal Res. Commun., 41, pp. 185-198. https://doi.org/10.1556/CRC.2013.0004

22. Kolupaev, Yu.E. (2016). Plant cell antioxidants and their role in ROS signaling and plant resistance. Uspekhi Sovrem. Biologii, 136(2), pp. 181-198 [in Russian].