Індукування солестійкості рослин арабідопсису дикого типу і саліцилатдефіцитних трансформантів NahG дією донора гідроген сульфіду.

Abstract

Гідроген сульфід (H2S) нині розглядається як сигнальна молекула-газотрансмітер, задіяна у багатьох функціях рослинного організму, у тому числі в процесах адаптації до стресових чинників. Проте спектр можливих адаптивних реакцій, індукованих дією H2S та пов’язаних з солестійкістю, досліджений недостатньо. Гідроген сульфід має функціональні зв’язки зі стресовими фітогормонами, зокрема із саліциловою кислотою. Водночас можлива роль саліцилової кислоти в реалізації фізіологічних (стрес-протекторних) ефектів H2S залишалася не дослідженою. У роботі вивчали вплив донора Гідроген сульфіду Натрію гідросульфіду (NaHS) на антиоксидантну і осмопротекторну системи та солестійкість рослин Arabidopsis thaliana L. дикого типу (Col-0) і саліцилатдефіцитних рослин NahG, трансформованих геном бактеріальної саліцилатгідроксилази. Встановлено, що за умов сольового стресу (150 мМ NaCl) трансформанти відрізнялися від рослин дикого типу підвищеною активністю антиоксидантних ферментів та більшим вмістом цукрів. Як у рослин дикого типу, так і у трансформантів NahG, оброблених донором Гідроген сульфіду шляхом додавання у живильне середовище 50 мкМ NaHS, при сольовому стресі відзначалося збереження високої активності супероксиддисмутази і каталази, підвищення активності гваяколпероксидази і вмісту цукрів, а також збереження пулу фотосинтетичних пігментів у листках. Рослини обох генотипів, оброблені донором H2S, за стресових умов відрізнялися меншим вмістом проліну і продукту пероксидного окиснення ліпідів малонового діальдегіду у листках. Зроблено висновок, що індукування екзогенним Гідроген сульфідом протекторних систем, причетних до розвитку солестійкості рослин арабідопсису, може відбуватися без участі саліцилової кислоти.

Hydrogen sulfide (H2S) is currently regarded as a signal gasotransmitter molecule involved in many functions of plant organism, including adaptation to stress factors. However, the spectrum of possi ble adaptive reactions associated with salt resistance and induced by the H2S action has not been suf ficiently investigated. Hydrogen sulfide has functional bonds with stress phytohormones, in partic u lar with salicylic acid. At the same time, the possible role of salicylic acid in the realization of phy s iological (stress-protective) effects of H2S remained unexplored. We studied the effect of sodium hydrosulfide (NaHS), the hydrogen sulfide donor, on the antioxidant and osmoprotective systems, and salt resistance of Arabidopsis thaliana L. wild-type (Col-0) and salicylate-deficient NahG plants, transformed with the bacterial salicylate hydroxylase gene. It was found that transformants differed from wild-type plants by increased activity of antioxidant enzymes and high sugar content under salt stress conditions (150 mM NaCl). In both wild-type and NahG transformants treated with hydrogen sulfide donor by adding 50 μM NaHS to the nutrient medium, under salt stress it was re tained high activity of superoxide dismutase and catalase, increased guaiacol peroxidase activity and sugar content, and maintained a pool of photosynthetic pigments in the leaves. Plants of both gen o types treated with the H2S donor, under stress conditions, differed in their lower content of proline and the product of lipid peroxidation malonic dialdehyde in the leaves. It was concluded that the ex ogenous hydrogen sulfide induction of protective systems involved in the development of salt re sistance in Arabidopsis plants can occur without the participation of salicylic acid.

Сероводород (H2S) в настоящее время рассматривается как сигнальная молекулагазотрансмиттер, задействованная во многих функциях растительного организма, в том числе в адаптации к стрессовым факторам. Однако спектр возможных адаптивных реакций, связанных с солеустойчивостью и индуцированных действием H2S, исследован недостаточно. Сероводород имеет функциональные связи со стрессовыми фитогормонами, в частности с салициловой кислотой. В то же время возможная роль салициловой кислоты в реализации физиологических (стресс-протекторных) эффектов H2S оставалась не исследованной. В работе изучали влияние донора сероводорода гидросульфида натрия (NaHS) на антиоксидантную и осмопротекторную системы и солеустойчивость Arabidopsis thaliana L. дикого типа (Col-0) и салицилатдефицитных растений NahG, трансформированных геном бактериальной салицилатгидроксилазы. Установлено, что трансформанты отличались от растений дикого типа повышенной активностью антиоксидантных ферментов и большим содержанием сахаров в условиях солевого стресса (150 мМ NaCl). Как у растений дикого типа, так и у трансформантов NahG, обработанных донором сероводорода путем добавления в питательную среду 50 мкМ NaHS, при солевом стрессе отмечалось сохранение высокой активности супероксиддисмутазы и каталазы, повышение активности гваяколпероксидазы и содержания сахаров, сохранения пула фотосинтетических пигментов в листьях. Растения обоих генотипов, обработанные донором H2S, в стрессовых условиях отличались меньшим содержанием пролина и продукта пероксидного окисления липидов малонового диальдегида в листьях. Сделано заключение, что индуцирование экзогенным сероводородом протекторных систем, причастных солеустойчивости растений арабидопсиса, может происходить без участия салициловой кислоты.