Исследован изоферментный состав b-1,3-глюканазы проростков пшеницы. По данным нативного изоэлектрофокусирования (ИЭФ), в стебле и корне семисуточных проростков фермент представлен 7—8 изоформами с широким диапазоном pI — от 3,5 до 9,0. В прорастающем зерне спектр менее гетерогенен и состоит только из кислых и щелочных форм (до 5 компонентов). Выявлены различия в локализации b-1,3-глюканаз: щелочные и нейтральные изоферменты сосредоточены внутри клеток, а кислые — преимущественно в межклеточнике. Изоформы фермента обладали разной устойчивостью к повышенной температуре. Щелочные компоненты более термостабильны и выдерживали 10-минутный прогрев при 60 °С, тогда как кислые и нейтральные инактивировались при этой температуре. Прогрев при 70 °С полностью подавлял активность фермента. Активность b-1,3-глюканазы зависит от наличия катионов металлов. Выраженным ингибирующим эффектом обладали катионы меди, в то время как другие исследованные катионы — Сa2+, Ва2+ и в меньшей степени Mg2+ — повышали активность фермента.
Ключевые слова: Triticum aestivum L., проростки, b-1,3-глюканаза, изоферменты
Полный текст и дополнительные материалы
В свободном доступе: PDFЦитированная литература
1. Aleandri, M. P., Magro, P. & Chilosi, G. (2008). Influence of environmental pH modulation on efficiency of apoplastic PR proteins during Fusarium culmorum - wheat seedling interaction. Plant Pathol., 57, pp. 1017-1025. https://doi.org/10.1111/j.1365-3059.2008.01859.x
2. Balasubramanian, V., Vashisht, D., Cletus, J. & Sakthivel, N. (2012). Plant b-1,3-glucanases: their biological functions and transgenic expression against phytopathogenic fungi. Biotechnol. Lett., 34(11), pp. 1983-1990. https://doi.org/10.1007/s10529-012-1012-6
3. Barber, M.G., Jackson, E.A. & Smith, D.B. (1994). Total and individual barley (1-3), (1-4)-b-D-glucanase activities in some green and kilned malts. J. Inst. Brew., 100, pp. 91-97. https://doi.org/10.1002/j.2050-0416.1994.tb00812.x
4. Boller, T. (1995). Chemoperception of microbial signals in plant cells. Annu. Rev. Plant Physiol. Plant Mol. Biol., 46, pp. 189-214. https://doi.org/10.1146/annurev.pp.46.060195.001201
5. Burton, R., Qi, Z., Roulin, S. & Fincher, G.B. (1998). Gene structure and a possible cytoplasmic location for (1-3)-b-glucanase isoenzyme GI from barley (Hordeum vulgare). Plant Sci., 135, pp. 39-47. https://doi.org/10.1016/S0168-9452(98)00068-5
6. Caruso, C., Chilosi, G., Caporale, C., Leonardi, L., Bertini, L., Magro, P. & Buonocore, V. (1999). Induction of pathogenesis-related proteins in germinating wheat seeds infected with Fusarium culmorum. Plant Sci., 140, pp. 107-120. https://doi.org/10.1016/S0168-9452(98)00199-X
7. Fink, W., Liefland, M. & Mendgen, K. (1988). Chitinases and b-1,3-glucanases in the apoplastic compartment of oat leaves (Avena sativa L.). Plant Physiol., 88, pp. 270-275. https://doi.org/10.1104/pp.88.2.270
8. Finnie, C., Bak-Jensen, K., Laugesen, S., Roepstorff, P. & Svensson, B. (2006). Differential appearance of isoforms and cultivar variation in protein temporal profiles revealed in the maturing barley grain proteome. Plant Sci., 170, pp. 808-821. https://doi.org/10.1016/j.plantsci.2005.11.012
9. Gorganovich, S. (2009). Biological and technological function of barley seed pathogenesis-related proteins (PRs). J. Inst. Brew., 115(4), pp. 334-360. https://doi.org/10.1002/j.2050-0416.2009.tb00389.x
10. Hrmova, M. & Fincher, G.B. (1993). Purification and properties of three (1-3)-b-d-glucanase isoenzymes from young leaves of barley (Hordeum vulgare). Biochem. J., 289, pp. 453-461. https://doi.org/10.1042/bj2890453
11. Jamar, C., Jardin, P. & Fauconnier, M.-L. (2011). Cell wall polysaccharide hydrolysis of malting barley (Hordeum vulgare L.). Biotechnol. Agron. Soc. Environ., 15(2), pp. 301-313.
12. Ji, C. & Kuc, J. (2002). Antifungal activity of cucumber b-1,3-glucanase and chitinase. Physiol. Mol. Plant Pathol., 49 (4), pp. 257-265. https://doi.org/10.1006/pmpp.1996.0053
13. Leubner-Metzger, G. (2003). Functions and regulation of b-1,3-glucanases during seed germination, dormancy release and after-ripening. Seed Sci. Res., 13, pp. 17-34. https://doi.org/10.1079/SSR2002121
14. Li, W.L., Faris, J.D., Muthukrishnan, S., Liu, D.J., Chen, P.D. & Gill, B.S. (2001). Isolation and characterization of novel cDNA clones of acidic chitinases and b-1,3-glucanases from wheat spikes infected by Fusarium graminearum. Theor. Appl. Genet., 102, pp. 353-362. https://doi.org/10.1007/s001220051653
15. Rohringer, R., Ebrahim-Nesbat, F. & Wolf, G. (1983). Proteins in intercellular washing fluids from leaves of barley (Hordeum vulgare L.). J. Exp. Bot., 34, pp. 1589-1605. https://doi.org/10.1093/jxb/34.12.1589
16. Sharma, V. (2013). Pathogenesis related defence function of plant chitinases and b-(1,3)-glucanases. Vegetos., 26, pp. 205-218. https://doi.org/10.5958/j.2229-4473.26.2s.141
17. Shen, Q. Pan, Xiang, S.Ye. & Kuc, J. (1991). A technique for detection of chitinase, b-1,3-glucanases, and protein patterns after a single separation using polyacrylamide gel electrophoresis or isoelectrofocusing. Phytopathology, 9 (9), pp. 970-974. https://doi.org/10.1094/Phyto-81-970
18. Sock, J., Rohringer, R. & Kang, Zh. (1990). Extracellular b-1,3-glucanases in stem rust-affected and abiotically stressed wheat leaves. Plant Physiol., 94, pp. 1376-1389. https://doi.org/10.1104/pp.94.3.1376
19. Van den Bulcke, M., Bauw, G., Castresana, C., van Montagu, M. & Vandekerckhove, J. (1989). Characterization of vacuolar and extracellular b-(1,3)-glucanases of tobacco: Evidence for a strictly compartmentalized plant defense system. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 86, pp. 2673-2677. https://doi.org/10.1073/pnas.86.8.2673
20. Wu, C. & Bradford, K.J. (2003). Class I Chitinase and b-1,3-glucanase are differentially regulated by wounding, methyl jasmonate, ethylene and gibberellin in tomato seeds and leaves. Plant Physiol., 133, pp. 263-273. https://doi.org/10.1104/pp.103.024687