ВЛИЯНИЕ МЕТИЛЖАСМОНАТА НА ПРОЦЕСС ХОЛОДОВОЙ АДАПТАЦИИ ПШЕНИЦЫ

Екатерина Станиславовна Холопцева, Анна Анатольевна Игнатенко, Вера Викторовна Таланова, Александр Федорович Титов, Ekaterina Kholoptseva, Anna Ignatenko, Vera Talanova, Alexander Titov

Аннотация


Исследовали влияние метилжасмоната (МЖ) на холодоустойчивость, фотосинтетическую и дыхательную активность, а также водный обмен растений пшеницы (Triticum aestivum L.) подвергнутых действию низкой закаливающей температуры (4°С). Установлено, что в условиях закаливания под влиянием МЖ наблюдается больший прирост холодоустойчивости растений, чем без него, а также усиливается накопление сухой биомассы побегов и корней. Кроме того, предобработка проростков МЖ способствовала поддержанию более высокой интенсивности нетто-фотосинтеза и транспирации, а также увеличивала устьичную проводимость в период закаливания. В присутствии МЖ отмечено также повышение интенсивности темнового дыхания, что приводило к увеличению величины соотношения дыхания к истинному фотосинтезу (Rd/Pg). На основании полученных результатов сделан вывод о положительном влиянии МЖ на процесс холодовой адаптации растений пшеницы.




Ключевые слова


Triticum aestivum L.; метилжасмонат; морозоустойчивость; фотосинтез; устьичная проводимость; транспирация; рост

Полный текст:

PDF

Литература


Балагурова Н. И., Дроздов С. Н., Хилков Н. И. Метод определения устойчивости растительных тканей к промораживанию. Петрозаводск. Кар. Фил. АН СССР, 1982. 6 с.

Безрукова М. В., Лубянова А. Р., Масленникова Д. Р., Васильев И. Д., Шакирова Ф. М. Влияние эндогенных цитокининов на проявление защитного действия метилжасмоната на растения пшеницы // Экобиотех. 2019. Т. 2, № 4. С. 553–558. doi: 10.31163/2618-964X-2019-2-4-553-558.

Васюкова Н. И., Зиновьева С. В., Удалова Ж. В., Герасимова Н. Г., Озерецковская О. Л., чл.-кор. РАН Сонин М. Д. Жасмоновая кислота и устойчивость томатов к галловой нематоде // Доклады Академии наук. 2009. Т. 428, № 3. С. 420–422.

Головко Т. Г. Дыхание растений. Физиологические аспекты. Санкт-Петербург: Наука. 1999. 204 с.

Ефимова М. В., Мухаматдинова Е. А, Ковтун И. С., Кабил Ф., Медведева Ю. В., чл.-кор. РАН Кузнецов В. В. Жасмоновая кислота повышает устойчивость растений карто-феля в культуре IN VITRO к хлоридному засолению // Доклады Академии Наук. 2019. Т. 488, №6. С. 685–689. DOI: https://doi.org/10.31857/S0869-56524886685-689

Икконен Е. Н., Шибаева Т. Г., Титов А. Ф. Влияние кратковременных ежесуточных понижений температуры на соотношение дыхания и фотосинтеза у теплолюбивых растений // Физиология растений. 2018. Т. 65 (1). С. 63–69. doi: 10.7868/ S0015330318010050

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

Максимов И. В., Сорокань А. В., Черепанова Е. А., Сурина О. Б., Трошина Н. Б., Яруллина Л. Г. Влияние салициловой и жасмоновой кислот на компоненты про-антиоксидантной системы в растениях картофеля при фитофторозе // Физиология расте-ний. 2011. Т. 58, № 2. С. 243–251.

Попов В. Н., Антипина О. В., Селиванов А. А., Рахманкулова З. Ф., Дерябин А. Н. Функциональная активность фотосинтетического аппарата табака и арабидопсиса при воздействии на растения низкой положительной температуры // Физиология растений. 2019. Т. 66 (1). С. 73–80.

Рахманкулова З. Ф. Энергетический баланс целого растения в норме и при небла-приятных внешних условиях // ЖУРНАЛ ОБЩЕЙ БИОЛОГИИ. 2002. Т. 63, №3. С. 239– 248.

Рогожин В. В., Рогожина Т. В. Практикум по физиологии и биохимии растений. СПб.: ГИОРД, 2013. 352 с.

Титов А.Ф., Таланова В.В. Устойчивость растений и фитогормоны. Петрозаводск, 2009. 206 с.

Трунова Т. И. Растение и низкотемпературный стресс. Отв. ред. Вл.В. Кузнецов. М.: Наука, 2007. 54 с.

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

Шакирова Ф.М., Аллагурова Ч.Р., Безрукова М.В., Гималов Ф.Р. Индукция экспрес-сии гена дегидрина TADHN и накопление абсцизовой кислоты в растениях пшеницы при гипотермии // Доклады РАН. 2005. Т. 400. С. 550–552.

Ahmad P., Rasool S., Gul A., Sheikh S.A., Akram Parvaiz N.A., Ashraf M., Kazi A.M., Gucel S. Jasmonates: multifunctional roles in stress tolerance // J. Frontiers in plant science. 2016. Vol. 7. Article 813. doi: 10.3389/fpls.2016.00813

Battal P., Erez M. E., Turker M., Berber I. Molecular and physiological changes in maize (Zea mays) induced by exogenous NAA, ABA and MeJa during cold stress // Ann. Bot. Fennici. 2008. Vol. 45. P. 173–185. doi: 10.5735 / 085.045.0302

Gusta L.V., Trischuk R., Weiser C. Plant Cold Acclimation: the role of abscisic acid. J. Plant Growth Regul. 2005. Vol. 24. P. 308–318. doi: 10.1007/s00344-005-0079-x

Huang H., Liu B., Liu L., Song S. Jasmonate action in plant growth and development // J. Exp. Bot. 2017. Vol. 68 (6). P. 1349–1359. doi: 10.1093/jxb/erw495

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: 10.1093/jxb/erw495

Kazan K. Diverse roles of jasmonates and ethylene in abiotic stress tolerance // Trends Plant Sci. 2015. Vol. 20 (4). P. 219–229. doi: 10.1016/j.tplants.2015.02.001

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 mito-chondrial ultrastructure in chilling-stressed leaves // Sci. Hortic. 2012. Vol. 143. P. 135–143. doi: 10.1016 /j.scienta.2012.06.020

Ma C., Wang Z. Q., Zhang L. T., Sun M. M., Lin T. B. Photosynthetic responses of wheat (Triticum aestivum L.) to combined effects of drought and exogenous methyl jasmonat // Photo-synthetica. 2014. Vol. 52. P. 377–385. doi: 10.1007/s11099-014-0041-x

Moradmand Y, Mobli M, Ramin A A. Effects of methyl jasmonate and salicylic acid on increasing cold tolerance of bell pepper (cv. Emily) seedlings // J. Crop production and processing. 2015. Vol. 5 (16). P. 123–133. doi: 10.18869/acadpub.jcpp.5.16.123

Quan J., Song S., Abdulrashid K., Chai Y., Yue M., Liu X. Separate and combined re-sponse to UV-B radiation and jasmonic acid on photosynthesis and growth characteristics of Scutellaria baicalensis // Int. J. Mol. Sci. 2018. V. 19. doi: 10.3390/ijms19041194

Poonam S., Kaur H., Geetika S. Effect of Jasmonic acid on photosynthetic pigments and stress markers in Cajanus cajan (L.) Millsp. seedlings under copper stress // A. J. Plant Sci. 2013. Vol. 4 (4). P. 817–823. doi: 10.4236/ajps.2013.44100

Reynolds M. P., Mujeeb-Kasi A., Sawkins M. Pros¬pects for utilizing plante-adaptive me-chanisms to im¬prove wheat and other crops in drouht- and salinity-prone environment // Ann. Appl. Biol. 2005. Vol. 146 (2). P. 239–259.

Sayyari M., Babalar M., Kalantari S., Martínez-Romero D. ,Guillén F., Serrano M., Va-lero 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.

Shahzad R., Wagas 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 tempera-ture regimes // Plant Physiol. Biochem. 2015. Vol. 96. P. 406–416. doi: 10.1016/j.plaphy.2015.08.020

Sharma P., Kaur H., Sirhindi G. Effect of jasmonic acid on photosynthetic pigments and stress markers in Cajanus cajan (L.) Millsp. seedlings under copper stress // Am. J. Plant Sci. 2013. Vol. 4. P. 817–823. doi: 10.4236/ajps.2013.44100

Smolehka-Sym G., GawroAska H., Kacperska A .Modifications of abscisic acid level in winter oilseed rape leaves during acclimation of plants to freezing temperatures // Plant Growth Regul. 1995. Vol. 17. P. 61–65.

Theocharis A., Clement Ch., Barka E. A. Physiological and molecular changes in plants grown at low temperature // Planta. 2012. Vol. 235. P. 1091–1105.

References

Balagurova N. I., Drozdov S. N., Hilkov N. I. Metod opredeleniya ustojchivosti rasti-tel'nyh tkanej k promorazhivaniyu Method of the tolerance determination of plant tissues to freezing. Petrozavodsk. Kar. Fil. AN SSSR, 1982. 6 p.

Bezrukova M. V., Lubyanova A. R., Maslennikova D. R., Vasil'ev I. D., Shakirova F. M. Vliyanie endogennykh tsitokininov na proyavlenie zashchitnogo deistviya metilzhasmonata na rasteniya pshenitsy [The effect of endogenous cytokinins on the manifestation of the methyl jas-monate protective effect on wheat plants]. Ekobiotekh [Ekobiotekh]. 2019. Vol. 2, no 4. P. 553–558. doi: 10.31163/2618-964X-2019-2-4-553-558.

Vasyukova N. I., Zinov'eva S. V., Udalova ZH. V., Gerasimova N. G., Ozereckovskaya O. L., chl.-kor. RAN Sonin M. D. Zhasmonovaya kislota i ustojchivost' tomatov k gallovoj nematode Jasmonic acid and tomato resistance to gall nematode. Doklady Akademii nauk Dokl. Boil.Sci.. 2009. Vol. 428, no. 3. P. 420–422.

Golovko T. G. Dyhanie rastenij. Fiziologicheskie aspekty Breath of plants. Physiological aspects. Sankt-Peterburg: Nauka. 1999. 204 p.

Efimova M. V., Muhamatdinova E. A, Kovtun I. S., Kabil F., Medvedeva YU. V., chl.-kor. RAN Kuznecov V. V. Zhasmonovaya kislota povyshaet ustojchivost' rastenij karto-felya v kul'ture IN VITRO k hloridnomu zasoleniyu Jasmonic acid increases the tolerance of potato plants in IN VITRO culture to chloride salinity. Doklady Akademii Nauk Doklady Akademii Nauk. 2019. Vol. 488, no. 6. P. 685–689. doi: https://doi.org/10.31857/S0869-56524886685-689

Ikkonen E. N., Shibaeva T. G., Titov A. F. Vliyanie kratkovremennyh ezhesutochnyh po-nizhenij temperatury na sootnoshenie dyhaniya i fotosinteza u teplolyubivyh rastenij The effect of short-term daily temperature drops on the ratio of respiration and photosynthesis in thermo-philic plants. Fiz. Rast. Rus. J. Plant Physiol.. 2018. Vol. 65 (1). P. 63–69. doi: 10.7868/ S0015330318010050

Lukatkin A. S. Holodovoe povrezhdenie teplolyubivyh rastenij i okislitel'nyj stress Cold damage of thermophilic plants and oxidative stress. Saransk: Izd-vo Mordovsk. un-ta, 2002. 208 p.

Maksimov I. V., Sorokan' A. V., CHerepanova E. A., Surina O. B., Troshina N. B., YArul-lina L. G. Vliyanie salicilovoj i zhasmonovoj kislot na komponenty pro-antioksidantnoj sistemy v rasteniyah kartofelya pri fitoftoroze The effect of salicylic and jasmonic acids on the compo-nents of the pro/antioxidant system in potato plants infected late blight. Fiz. Rast. Rus. J. Plant Physiol. 2011. Vol. 58, no. 2. P. 243–251.

Popov V. N., Antipina O. V., Selivanov A. A., Rahmankulova Z. F., Deryabin A. N. Funk-cional'naya aktivnost' fotosinteticheskogo apparata tabaka i arabidopsisa pri vozdejstvii na raste-niya nizkoj polozhitel'noj temperatury Functional activity of the photosynthetic apparatus in to-bacco and arabidopsis plants exposed to chilling temperatures. Fiz. Rast. Rus. J. Plant Physiol.. 2019. Vol. 66, no. 1. P. 73–80.

Rahmankulova Z. F. Energeticheskij balans celogo rasteniya v norme i pri nebla-priyatnyh vneshnih usloviyah The energy balance of the whole plant at normal and adverse external conditions. Zhurnal obshchej biologii Journal of General Biology. 2002. Vol. 63, no. 3. P. 239–248.

Rogozhin V. V., Rogozhina T. V. Praktikum po fiziologii i biohimii rastenij Workshop on the physiology and biochemistry of plants. S.-Pb.: GIORD, 2013. 352 p.

Titov A.F., Talanova V.V. Ustojchivost' rastenij i fitogormony Plant Resistance and Phy-tohormones. Petrozavodsk, 2009. 206 p.

Trunova T. I. Rastenie i nizkotemperaturnyj stress Plant and low temperature stress. Otv. red. Vl.V. Kuznecov. M.: Nauka, 2007. 54 p.

Chirkova T. F. Fiziologicheskie osnovy ustojchivosti rastenij Physiological basis of plant tolerance. S.-Pb: Izd-vo SPb. un-ta, 2002. 244 p.

Shakirova F.M., Allagurova CH.R., Bezrukova M.V., Gimalov F.R. Indukciya ekspressii gena degidrina TADHN i nakoplenie abscizovoj kisloty v rasteniyah pshenicy pri gipotermii In-duction of TADHN dehydrin gene expression and accumulation of abscisic acid in wheat plants at hypothermia. Doklady RAN Doklady RAS. 2005. Vol. 400, no. 4. P. 550–552.

Ahmad P., Rasool S., Gul A., Sheikh S.A., Akram Parvaiz N.A., Ashraf M., Kazi A.M., Gucel S. Jasmonates: multifunctional roles in stress tolerance. J. Frontiers in plant science. 2016. Vol. 7. Article 813. doi: 10.3389/fpls.2016.00813

Battal P., Erez M. E., Turker M., Berber I. Molecular and physiological changes in maize (Zea mays) induced by exogenous NAA, ABA and MeJa during cold stress. Ann. Bot. Fennici. 2008. Vol. 45. P. 173–185. doi: 10.5735 / 085.045.0302

Gusta L.V., Trischuk R., Weiser C. Plant Cold Acclimation: the role of abscisic acid. J. Plant Growth Regul. 2005. Vol. 24. P. 308–318. doi: 10.1007/s00344-005-0079-x

Huang H., Liu B., Liu L., Song S. Jasmonate action in plant growth and development. J. Exp. Bot. 2017. Vol. 68 (6). P. 1349–1359. doi: 10.1093/jxb/erw495

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: 10.1093/jxb/erw495

Kazan K. Diverse roles of jasmonates and ethylene in abiotic stress tolerance. Trends Plant Sci. 2015. Vol. 20 (4). P. 219–229. doi: 10.1016/j.tplants.2015.02.001

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 mito-chondrial ultrastructure in chilling-stressed leaves. Sci. Hortic. 2012. Vol. 143. P. 135–143. doi: 10.1016 /j.scienta.2012.06.020

Ma C., Wang Z. Q., Zhang L. T., Sun M. M., Lin T. B. Photosynthetic responses of wheat (Triticum aestivum L.) to combined effects of drought and exogenous methyl jasmonat. Photo-synthetica. 2014. Vol. 52. P. 377–385. doi: 10.1007/s11099-014-0041-x

Moradmand Y, Mobli M, Ramin A A. Effects of methyl jasmonate and salicylic acid on increasing cold tolerance of bell pepper (cv. Emily) seedlings. J. Crop production and processing. 2015. Vol. 5 (16). P. 123–133. doi: 10.18869/acadpub.jcpp.5.16.123

Quan J., Song S., Abdulrashid K., Chai Y., Yue M., Liu X. Separate and combined re-sponse to UV-B radiation and jasmonic acid on photosynthesis and growth characteristics of Scutellaria baicalensis. Int. J. Mol. Sci. 2018. V. 19. doi: 10.3390/ijms19041194

Poonam S., Kaur H., Geetika S. Effect of Jasmonic acid on photosynthetic pigments and stress markers in Cajanus cajan (L.) Millsp. seedlings under copper stress. A. J. Plant Sci. 2013. Vol. 4 (4). P. 817–823. doi: 10.4236/ajps.2013.44100

Reynolds M. P., Mujeeb-Kasi A., Sawkins M. Pros¬pects for utilizing plante-adaptive me-chanisms to im¬prove wheat and other crops in drouht- and salinity-prone environment. Ann. Appl. Biol. 2005. Vol. 146 (2). P. 239–259.

Sayyari M., Babalar M., Kalantari S., Martínez-Romero D. ,Guillén F., Serrano M., Va-lero 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.

Shahzad R., Wagas 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 tempera-ture regimes. Plant Physiol. Biochem. 2015. Vol. 96. P. 406–416. doi: 10.1016/j.plaphy.2015.08.020

Sharma P., Kaur H., Sirhindi G. Effect of jasmonic acid on photosynthetic pigments and stress markers in Cajanus cajan (L.) Millsp. seedlings under copper stress. Am. J. Plant Sci. 2013. Vol. 4. P. 817–823. doi: 10.4236/ajps.2013.44100

Smolehka-Sym G., GawroAska H., Kacperska A .Modifications of abscisic acid level in winter oilseed rape leaves during acclimation of plants to freezing temperatures. Plant Growth Regul. 1995. Vol. 17. P. 61–65.

Theocharis A., Clement Ch., Barka E. A. Physiological and molecular changes in plants grown at low temperature. Planta. 2012. Vol. 235. P. 1091–1105.




DOI: http://dx.doi.org/10.17076/eb1286

Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.


© Труды КарНЦ РАН, 2014-2019