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

Вплив седаксану на стан антиоксидантної та осмопротекторної систем проростків кукурудзи за умов сольового стресу

Шкляревський М.А.1, Ястреб Т.О.1, Швиденко М.В.1, Лугова Г.А.1, Карпець Ю.В.1, Колупаєв Ю.Є.1,2

  1. Харківський національний аграрний університет ім. В.В. Докучаєва 62483 Харків, п/в Докучаєвське-2
  2. Харківський національний університет ім. В.Н. Каразіна  61022 Харків, майдан Свободи, 4

Фунгіцид седаксан (суміш транс- і цис-ізомерів N-[2-(1,1'-біциклопропіл)-2-іл-феніл]-3-(дифторометил)-1-метил-1-H-піразол-4-карбоксаміду), що належить до інгібіторів сукцинатдегідрогенази, спричинює в рослин широкий спектр фізіологічних реакцій, пов’язаних зі змінами балансу та екс­пресії великої кількості генів. Досліджували вплив цього фунгіциду на стійкість проростків кукурудзи (Zea mays L.) гібридів Аріоссо і Ротанго до сольового стресу (пророщування насіння на 100 мМ розчині NaCl). Гібрид Ротанго вирізнявся вищою солестійкістю порівняно з гібридом Аріоссо, що виявлялось у меншому пригніченні росту пагонів і коренів за умов сольового стресу. Праймінг насіння седаксаном у концентрації 0,1 мг/мл істотно зм’якшував негативний вплив сольового стресу на лінійний ріст і накопичення біомаси проростків. При цьому обробка седаксаном проростків гібрида Аріоссо за сольового стресу посилювала ріст як пагонів, так і коренів, а гібрида Ротанго — лише пагонів. Для гібрида Ротанго за стресових умов були характерні вищі значення активності супероксиддисмутази (СОД) і гваяколпероксидази у пагонах порівняно з такими у гібрида Аріоссо. Під впли­вом седаксану за дії сольового стресу в гібрида Аріоссо підвищувалася активність СОД. Активність інших антиоксидантних ферментів (каталази, гваяколпероксидази) у варіантах з праймінгом насіння седаксаном в обох гібридів майже не змінювалася. За обробки седаксаном насіння обох гібридів істотно посилювалось накопичення проліну, простежувалась тенденція до підвищення вмісту цукрів і антоціанів за впливу NaCl. Дія седаксану також усувала спричинюване сольовим стресом підвищення вмісту пероксиду водню у пагонах проростків обох генотипів. Зроблено висновок, що однією з причин підвищення солестійкості кукурудзи за дії седаксану може бути посилення накопичення низькомолекулярних антиоксидантів і осмолітів.

Ключові слова: Zea mays L., седаксан, сольовий стрес, стійкість, активні форми кисню, антиоксидантна система, осмопротекторна система

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

Повний текст та додаткові матеріали

У вільному доступі: PDF  

Цитована література

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].