ВЛИЯНИЕ МЕТИЛЖАСМОНАТА НА УСТОЙЧИВОСТЬ РАСТЕНИЙ ОГУРЦА, ПОДВЕРГНУТЫХ ДЕЙСТВИЮ НИЗКОЙ ПОВРЕЖДАЮЩЕЙ ТЕМПЕРАТУРЫ

Анна Анатольевна Игнатенко (Фенько), Вера Викторовна Таланова, Наталья Сергеевна Репкина, Александр Федорович Титов, Anna Ignatenko, Vera Talanova, Natalia Repkina, Alexander Titov

Аннотация


Изучено влияние экзогенного метилжасмоната (МЖ) на растения огурца (Cucumis sativus L.), подвергнутые 3-суточному воздействию температуры 4°C. Показано, что температура 4°C оказывает на проростки повреждающий эффект, вызывая значительное увеличение выхода электролитов и необратимое ингибирование ростовых процессов. Одновременно с этим в листьях проростков отмечено усиление перекисного окисления липидов (ПОЛ), регистрируемое по накоплению малонового диальдегида (МДА). Обработка растений МЖ (1 мкМ), проведенная за сутки до начала холодового воздействия, оказывала защитное действие, о чем, в частности, свидетельствовало снижение уровня МДА в листьях. Кроме того, на протяжении всего периода воздействия на растения холода в этом варианте опыта зафиксирован существенно меньший выход электролитов из тканей листьев, а их размеры у обработанных МЖ проростков превышали таковые в варианте с воздействием холода без предобработки МЖ. Сделан вывод, что МЖ способен снижать негативный эффект низкой повреждающей температуры на растения и кратко обсуждаются некоторые возможные механизмы его защитного действия.


Ключевые слова


Cucumis sativus L.; метилжасмонат; низкая повреждающая температура; выход электролитов; рост; малоновый диальдегид

Полный текст:

PDF

Литература


Балагурова Н. И, Акимова Т. В., Титов А. Ф. Влияние локального охлаждения проростков огурца и пшеницы на различные виды устойчивости листа и корня // Физиология растений. 2001. Т. 48. С. 113–118.

Васюкова Н. И., Озерецковская О. Л. Жасмонатзависимая защитная сигнализация в тканях растений // Физиология растений. 2009. Т. 56, № 5. С. 643–653.

Венжик Ю. В., Титов А. Ф., Таланова В. В., Мирославов Е. А., Котеева Н. К. Структурно-функциональная реорганизация фотосинтетического аппарата растений пшеницы при холодовой адаптации // Цитология. 2012. Т. 54, № 12. С. 916–924.

Гришенкова Н. Н., Лукаткин А. С. Определение устойчивости растительных тканей к абиотическим стрессам с использованием кондуктометрического метода // Поволжский экологический журнал. 2005. № 1. С. 3–11.

Игнатенко А. А., Репкина Н. С., Титов А. Ф., Таланова В. В. Реакция растений огурца на низкотемпературные воздействия разной интенсивности // Труды КарНЦ РАН. 2016. №11. С. 57–67. doi: 10.17076/eb440

Колупаев Ю. Е., Горелова Е. И., Ястреб Т. О. Механизмы адаптации растений к гипотермии: роль антиоксидантной системы // Вісник Харківського Національного Аграрного Університету. Серія Біологія. 2018. Вип.1 (43). С. 6–33.

Лось Д. А. Молекулярные механизмы холодоустойчивости растений // Вестник РАН. 2005. Т. 75, № 4. С. 338–345.

Лукаткин А. С. Холодовое повреждение теплолюбивых растений и окислительный стресс. Саранск: Изд-во Мордовск. ун-та, 2002. 208 с.

Попов В. Н., Антипина О. В., Трунова Т. И. Перекисное окисление липидов при низкотемпературной адаптации листьев и корней теплолюбивых растений табака // Физиология растений. 2010. Т. 57, № 1. С. 153–156.

Практикум по физиологии растений / Н. Н. Третьяков, Т. В. Карнаухова, Л. А. Паничкин и др., – 3-е изд., перераб. и доп. М.: Агропромиздат, 1990. 271 с.

Тарчевский И. А. Сигнальные системы клеток растений. М.: Наука, 2002. 294 с.

Титов А. Ф., Таланова В. В. Локальное действие высоких и низких температур на растения. Петрозаводск: Карельский научный центр РАН, 2011. 166 с.

Титов А. Ф., Акимова Т. В., Таланова В. В., Топчиева Л. В. Устойчивость растений в начальный период действия неблагоприятных температур. М.: Наука, 2006. 143 с.

Чиркова Т. Ф. Физиологические основы устойчивости растений. СПб: Изд-во СПб. ун-та, 2002. 244 с.

Шакирова Ф. М., Сахабутдинова А. Р., Ишдавлетова Р. С., Ласточкина О. В. Влияние предобработки метилжасмонатом на устойчивость проростков пшеницы к солевому стрессу // Агрохимия. 2008. №7. С. 26–32.

Шибаева Т. Г., Икконен Е. Н., Шерудило Е. Г., Титов А. Ф. Влияние ежесуточных кратковременных понижений температуры на теплолюбивые и холодостойкие растения // Физиология растений. 2019. Т. 66, №4. С. 266–276. doi: 10.1134/S0015330319040122

Bhattacharjee S. Membrane lipid peroxidation and its conflict of interest: the two faces of oxidative stress // Current science. 2014. Vol. 107, no 11. P. 1811–1823.

Dar T. A., Uddin M., Khan M. M. A., Hakeem K. R., Jaleel H. Jasmonates counter plant stress: a review // Environ. Exp. Bot. 2015. Vol. 115. P. 49–57. doi: 10.1016/j.envexpbot.2015.02.010

Ezzat A., Ammar A., Szabó Z., Nyéki J., Holb I. J. Postharvest treatments with methyl jasmonate and salicylic acid for maintaining physico-chemical characteristics and sensory quality properties of apricot fruit during cold storage and shelf-life // Pol. J. Food Nutr. Sci. 2017. Vol. 67, no 2. P. 159–166. doi: 10.1515/pjfns-2016-0013

Foyer C. H., Noctor G. Redox regulation in photosynthetic organisms: signaling, acclimation and practical implications // Antioxid. Redox Signal. 2009. Vol. 11. P. 861–906. doi: 10.1089=ars.2008.2177

González-Aguilar G. A., Fortiz J., Cruz R., Baez R., Wang C. Y. Methyl jasmonate reduces chilling injury and maintains postharvest quality of mango fruit // J. Agric. Food Chem. 2000. Vol. 48, no 2. P. 515–519. doi: 10.1021/jf9902806

Hu Y., Jiang L., Wang F., Yu D. Jasmonate regulates the INDUCER OF CBF EXPRESSION-C-REPEAT BINDING FACTOR/DRE BINDING FACTOR1 cascade and freezing tolerance in Arabidopsis // Plant Cell. 2013. Vol. 25. P. 2907–2924. doi: 10.1105/tpc.113.112631

Jin P., Zhu H., Wang J., Chen J., Wang X., Zheng Y. Effect of methyl jasmonate on energy metabolism in peach fruit during chilling stress // J. Sci. Food Agric. 2013. Vol. 93, no 8. P. 1827–1832. doi: 10.1002/jsfa.5973

Lee T. M., Lur H. S., Lin V. H., Chu C. Physiological and biochemical changes related to methyl jasmonate induced chilling tolerance of rice Oryza sativa L. // Plant Cell Environ. 1996. Vol. 19. P. 65–74.

Li D. M., Guo Y. K., Li Q., Zhang J., Wang X. J., Bai J. G. The pretreatment of cucumber with methyl jasmonate regulates antioxidant enzyme activities and protects chloroplast and mitochondrial ultrastructure in chilling-stressed leaves // Sci. Hortic. 2012. Vol. 143. P. 135–143.

Min D., Li F., Zhang X., Cui X., Shu P., Dong L., Ren C. SlMYC2 involved in methyl jasmonate-induced tomato fruit chilling tolerance // J. Agric. Food Chem. 2018. Vol. 66, no 12. P. 3110–3117. doi: 10.1021/acs.jafc.8b00299

Per T. S., Khanb M. I. R., Anjuma N. A., Masooda A., Hussaina S. J., Khana N. A. Jasmonates in plants under abiotic stresses: Crosstalk with other phytohormones matters // Environ. Exp. Bot. 2018. Vol. 145. P. 104–120. doi: 10.1016/j.envexpbot.2017.11.004

Prasad T. K., Anderson M. D., Martin B. A., Stewart C. R. Evidence for chilling-induced oxidative stress in maize seedlings and a regulatory role for hydrogen peroxide // Plant Cell. 1944. Vol. 6. P. 65–74.

Samota M. K., Bhatt L., Garg N., Geat N. Defense induced by jasmonic acid: a review // Int. J. Curr. Microbiol. Appl. Sci. 2017. Vol. 6, no 5. P. 2467–2474. doi: 10.20546/ijcmas.2017.605.276

Saydpour F., Sayyari M. Impact of methyl jasmonate on enhancing chilling tolerance of cucumber (Cucumis sativus L.) seedlings // Journal of Crop production and processing. 2016. Vol. 6. P. 47–59.

Sayyari M., Babalar M., Kalantari S., Martínez-Romero D., Guillén F., Serrano M., Valero D. Vapour treatments with methyl salicylate or methyl jasmonate alleviated chilling injury and enhanced antioxidant potential during postharvest storage of pomegranates // Food Chem. 2011. Vol. 124. P. 964–970. doi: 10.1016/j.foodchem.2010.07.036

Shahzad R., Waqas M., Khan A. L., Hamayun M., Kang S.-M., Lee I.-J. Foliar application of methyl jasmonate induced physio-hormonal changes in Pisum sativum under diverse temperature regimes // Plant Physiol. Biochem. 2015. Vol. 96. P. 406–416. doi: 10.1016/j.plaphy.2015.08.020

Siboza X. I., Bertlinga I., Odindo A. O. Salicylic acid and methyl jasmonate improve chilling tolerance in cold-stored lemon fruit (Citrus limon) // J. Plant Physiol. 2014. Vol. 171, no 18. P. 1722–1731. doi: 10.1016/j.jplph.2014.05.012

Stewart R. R. C., Bewley J. D. Lipid peroxidation associated with accelerated aging of soybean axes // Plant Physiol. 1980. Vol. 65. P. 245–248.

Wasternack C. Action of jasmonates in plant stress responses and development – applied aspects // Biotechnol. Adv. 2014. Vol. 32, no 1. P. 31–39.

Zhang W., Zhang H., Ning L., Li B., Bao M. Quantitative proteomic analysis provides novel insights into cold stress responses in petunia seedlings // Front Plant Sci. 2016. Vol. 7. Article. 136. doi: 10.3389/fpls.2016.00136

Zhao M. L., Wang J. N., Shan W., Lu W. J. Induction of jasmonate signalling regulators MaMYC2s and their physical interactions with MaICE1 in methyl jasmonate-induced chilling tolerance in banana fruit // Plant Cell Environ. 2013. Vol. 36, no 1. P. 30–51. doi: 10.1111/j.1365-3040.2012.02551.x

References in English

Balagurova N. I., Akimova T. V., Titov A. F. Vliyanie lokal’nogo okhlazhdeniya prorostkov ogurtsa i pshenitsy na razlichnye vidy ustoichivosti lista i kornya [The effect of local chilling of cucumber and wheat seedlings on various types of leaf and root tolerance]. Fiziol. rast.

Chirkova T. F. Fiziologicheskie osnovy ustoichivosti rastenii [Physiological basis of plant tolerance]. St. Petersburg: Izd-vo SPb. un-ta, 2002. 244 p.

Grishenkova N. N., Lukatkin A. S. Opredelenie ustoichivosti rastitel’nykh tkanei k abioticheskim stressam s ispol’zovaniem konduktometricheskogo metoda [Determination of plant tissue tolerance to abiotic stresses using the conductometric method]. Povolzhskii ekol. zhurn. [Povolzhskiy J. Ecol.]. 2005. No. 1. P. 3–11.

Ignatenko A. A. Uchastie antioksidantnoi sistemy v regulyatsii kholodoustoichivosti rastenii pshenitsy i ogurtsa salitsilovoi kislotoi i metilzhasmonatom [The participation of the antioxidant system in the regulation of cold tolerance of wheat and cucumber plants by salicylic acid and methyl jasmonate]: PhD (Сand. of Biol.) thesis. St. Petersburg, 2019. 191 p.

Ignatenko A. A., Repkina N. S., Titov A. F., Talanova V. V. Reaktsiya rastenii ogurtsa na nizkotemperaturnye vozdeistviya raznoi intensivnosti [The response of cucumber plants to low temperature impacts of varying intensity]. Trudy KarNTs RAN [Trans. KaRC RAS]. 2016. No. 11. P. 57–67. doi: 10.17076/eb440

Karpets Yu. V., Kolupaev Yu. E., Lugovaya A. A., Oboznyi A. I. Vliyanie ekzogennoi zhasmonovoi kisloty na pro-/antioksidantnuyu sistemu koleoptilei pshenitsy v svyazi s ustoichivost’yu k gipertermii [The effect of exogenous jasmonic acid on the pro-/antioxidant system of wheat coleoptiles due to hyperthermia tolerance]. Fiziol. rast. [Russ. J. Plant Physiol.]. 2014. Vol. 61, no. 3. P. 367–375. doi: 10.7868/S0015330314020067

Kolupaev Yu. E., Gorelova E. I., Yastreb T. O. Mekhanizmy adaptatsii rastenii k gipotermii: rol’ antioksidantnoi sistemy [Mechanisms of plant adaptation to hypothermia: the role of the antioxidant system]. Vіsnik

Kharkіvs’kogo Natsіonal’nogo Agrarnogo Unіversitetu. Ser. Bіol. [Bull. Kharkov National Agrarian Univ. Biol. Ser.]. 2018. No. 1(43). P. 6–33.

Los’ D. A. Molekulyarnye mekhanizmy kholodoustoichivosti rastenii [Molecular mechanisms of plant cold tolerance]. Vestnik RAN [Herald RAS]. 2005. Vol. 75, no. 4. P. 338–345.

Lukatkin A. S. Kholodovoe povrezhdenie teplolyubivykh rastenii i okislitel’nyi stress [Cold damage of thermophilic plants and oxidative stress]. Saransk: Izd-vo Mordovsk. un-ta, 2002. 208 p.

Popov V. N., Antipina O. V., Trunova T. I. Perekisnoe okislenie lipidov pri nizkotemperaturnoi adaptatsii list’ev i kornei teplolyubivykh rastenii tabaka [Lipid peroxidation at the low-temperature adaptation of leaves

and roots of thermophilic tobacco plants]. Fiziol. rast. [Russ. J. Plant Physiol.]. 2010. Vol. 57, no. 1. P. 153–156.

Praktikum po fiziologii rastenii [Plant physiology workshop]. Ed. N. N. Tret’yakov. 3rd ed. rev. upd. Moscow: Agropromizdat, 1990. 271 p.

Shakirova F. M., Sakhabutdinova A. R., Ishdavletova R. S., Lastochkina O. V. Vliyanie predobrabotki metilzhasmonatom na ustoichivost’ prorostkov pshenitsy k solevomu stressu [The effect of pretreatment with

methyl jasmonate on the tolerance of wheat seedlings to salt stress]. Agrokhim. [Eurasian Soil Sci.]. 2008. No. 7. P. 26–32.

Shibaeva T. G., Ikkonen E. N., Sherudilo E. G., Titov A. F. Vliyanie ezhesutochnykh kratkovremennykh ponizhenii temperatury na teplolyubivye i kholodostoikie rasteniya [The effect of daily short-term temperature drops on thermophilic and cold-resistant plants]. Fiziol. rast. [Russ. J. Plant Physiol.]. 2019. Vol. 66, no. 4. P. 266–276. doi: 10.1134/S0015330319040122

Tarchevskii I. A. Signal’nye sistemy kletok rastenii [Plant cell signaling systems]. Moscow: Nauka, 2002. 294 p.

Titov A. F., Talanova V. V. Lokal’noe deistvie vysokikh nizkikh temperatur na rasteniya [Local effects of high and low temperatures on plants]. Petrozavodsk: KarRC RAS, 2011. 166 p.

Titov A. F., Akimova T. V., Talanova V. V., Topchieva L. V. Ustoichivost’ rastenii v nachal’nyi period deistviya neblagopriyatnykh temperature [Plant tolerance in the initial period of exposure to adverse temperatures]. Moscow: Nauka, 2006. 143 p.

Vasyukova N. I., Ozeretskovskaya O. L. Zhasmonatzavisimaya zashchitnaya signalizatsiya v tkanyakh rastenii [Jasmonate-dependent protective signaling in plant tissues]. Fiziol. rast. [Russ. J. Plant Physiol.].

Vol. 56, no. 5. P. 643–653.

Venzhik Yu. V., Titov A. F., Talanova V. V., Miroslavov E. A., Koteeva N. K. Strukturno-funktsional’naya reorganizatsiya fotosinteticheskogo apparata rastenii pshenitsy pri kholodovoi adaptatsii [Structural and functional reorganization of the photosynthetic apparatus of wheat plants during cold adaptation]. Tsitologiya [Cell and Tissue Biol.]. 2012. Vol. 54, no. 12. P. 916–924.

Bhattacharjee S. Membrane lipid peroxidation and its conflict of interest: the two faces of oxidative stress. Current Science. 2014. Vol. 107, no. 11. P. 1811–1823.

Dar T. A., Uddin M., Khan M. M. A., Hakeem K. R., Jaleel H. Jasmonates counter plant stress: a review. Environ. Exp. Bot. 2015. Vol. 115. P. 49–57. doi: 10.1016/j.envexpbot.2015.02.010

Ezzat A., Ammar A., Szabó Z., Nyéki J., Holb I. J. Postharvest treatments with methyl jasmonate and salicylic acid for maintaining physico-chemical characteristics and sensory quality properties of apricot fruit during cold storage and shelf-life. Pol. J. Food Nutr. Sci. 2017. Vol. 67, no. 2. P. 159–166. doi: 10.1515/pjfns-2016-0013

Foyer C. H., Noctor G. Redox regulation in photosynthetic organisms: signaling, acclimation and practical implications. Antioxid. Redox Signal. 2009. Vol. 11. P. 861–906. doi: 10.1089/ars.2008.2177

González‑Aguilar G. A., Fortiz J., Cruz R., Baez R., Wang C. Y. Methyl jasmonate reduces chilling injury and maintains postharvest quality of mango fruit. J. Agric. Food Chem. 2000. Vol. 48, no. 2. P. 515–519. doi:

1021/jf9902806

Hu Y., Jiang L., Wang F., Yu D. Jasmonate regulates the INDUCER OF CBF EXPRESSION-C-REPEAT BINDING FACTOR/DRE BINDING FACTOR1 cascade and freezing tolerance in Arabidopsis. Plant Cell. 2013. Vol. 25. P. 2907–2924. doi: 10.1105/tpc.113.112631

Jin P., Zhu H., Wang J., Chen J., Wang X., Zheng Y. Effect of methyl jasmonate on energy metabolism in peach fruit during chilling stress. J. Sci. Food Agric. 2013. Vol. 93, no. 8. P. 1827–1832. doi: 10.1002/jsfa.5973

Lee T. M., Lur H. S., Lin V. H., Chu C. Physiological and biochemical changes related to methyl jasmonate induced chilling tolerance of rice Oryza sativa L. Plant Cell Environ. 1996. Vol. 19. P. 65–74.

Li D. M., Guo Y. K., Li Q., Zhang J., Wang X. J., Bai J. G. The pretreatment of cucumber with methyl jasmonate regulates antioxidant enzyme activities and protects chloroplast and mitochondrial ultrastructure in chilling-stressed leaves. Sci. Hortic. 2012. Vol. 143.

P. 135–143.

Min D., Li F., Zhang X., Cui X., Shu P., Dong L., Ren C. SlMYC2 involved in methyl jasmonate-induced tomato fruit chilling tolerance. J. Agric. Food Chem. 2018. Vol. 66, no. 12. P. 3110–3117. doi: 10.1021/acs.jafc.8b00299

Per T. S., Khanb M. I. R., Anjuma N. A., Masooda A., Hussaina S. J., Khana N. A. Jasmonates in plants under abiotic stresses: Crosstalk with other phytohormones matters. Environ. Exp. Bot. 2018. Vol. 145. P. 104–120. doi: 10.1016/j.envexpbot.2017.11.004

Prasad T. K., Anderson M. D., Martin B. A., Stewart C. R. Evidence for chilling-induced oxidative stress in maize seedlings and a regulatory role for hydrogen peroxide. Plant Cell. 1994. Vol. 6. P. 65–74.

Samota M. K., Bhatt L., Garg N., Geat N. Defense induced by jasmonic acid: a review. Int. J. Curr. Microbiol. Appl. Sci. 2017. Vol. 6, no. 5. P. 2467–2474. doi: 10.20546/ijcmas.2017.605.276

Saydpour F., Sayyari M. Impact of methyl jasmonate on enhancing chilling tolerance of cucumber (Cucumis sativus L.) seedlings. J. Crop Production and Processing. 2016. Vol. 6. P. 47–59.

Sayyari M., Babalar M., Kalantari S., Martínez‑Romero D., Guillén F., Serrano M., Valero D. Vapour treatments with methyl salicylate or methyl jasmonate alleviated chilling injury and enhanced antioxidant potential during postharvest storage of pomegranates. Food Chem. 2011. Vol. 124. P. 964–970. doi: 10.1016/j.foodchem.2010.07.036

Shahzad R., Waqas M., Khan A. L., Hamayun M., Kang S.‑M., Lee I.‑J. Foliar application of methyl jasmonate induced physio-hormonal changes in Pisum sativum under diverse temperature regimes. Plant Physi‑

ol. Biochem. 2015. Vol. 96. P. 406–416. doi: 10.1016/j.plaphy.2015.08.020

Siboza X. I., Bertlinga I., Odindo A. O. Salicylic acid and methyl jasmonate improve chilling tolerance in cold-stored lemon fruit (Citrus limon). J. Plant Physiol. 2014. Vol. 171, no. 18. P. 1722–1731. doi: 10.1016/j.jplph.2014.05.012

Stewart R. R. C., Bewley J. D. Lipid peroxidation associated with accelerated aging of soybean axes. Plant Physiol. 1980. Vol. 65. P. 245–248.

Wasternack C. Action of jasmonates in plant stress responses and development – applied aspects. Biotechnol. Adv. 2014. Vol. 32, no. 1. P. 31–39.

Zhang W., Zhang H., Ning L., Li B., Bao M. Quantitative proteomic analysis provides novel insights into cold stress responses in petunia seedlings. Front Plant Sci. 2016. Vol. 7. Art. 136. doi: 10.3389/fpls.2016.00136

Zhao M. L., Wang J. N., Shan W., Lu W. J. Induction of jasmonate signalling regulators MaMYC2s and their physical interactions with MaICE1 in methyl jasmonate-induced chilling tolerance in banana fruit. Plant Cell

Environ. 2013. Vol. 36, no. 1. P. 30–51. doi: 10.1111/j.1365-3040.2012.02551.x




DOI: http://dx.doi.org/10.17076/eb1193

Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.


© Труды КарНЦ РАН, 2014-2019