ISSN 0564-3783  



Головна
Контакти
Архів  
Тематика журналу
Підписка
До уваги авторів
Редколегія
Мобільна версія


In English

Export citations
UNIMARC
BibTeX
RIS





Участие компонентов жасмонатного сигналинга в индуцируемом солевым стрессом закрывании устьиц у Arabidopsis thaliana

Ястреб Т.О., Колупаев Ю.Е., Шкляревский М.А., Дяченко А.И., Дмитриев А.П.

Оригінальна работа 




Для выяснения возможной роли жасмонатного сигналинга в регуляции состояния устьиц при солевом стрессе исследовали влияние обработки хлоридом натрия (50–200 мМ) и/или метилжасмонатом (200 мкМ) листьев растений Arabidopsis thaliana L. дикого типа и мутантов, дефектных по жасмонатному сигналингу. 2–3-часовое воздействие NaCl индуцировало закрывание устьиц у растений дикого типа (Col-0). Наиболее заметный эффект наблюдался под влиянием 100 мМ хлорида натрия. В то же время обработка NaCl листьев мутанта jin1, дефектного по гену, кодирующему транскрипционный фактор JIN1/MYC2, практически не влияла на состояние устьиц. У растений генотипа coi1 – мутантов по гену, кодирующему белок COI1, который участвует в удалении репрессоров транскрипционных факторов жасмонатного сигналинга, под влиянием соли происходило лишь незначительное уменьшение устьичной апертуры. 3-часовая обработка листьев 200 мкМ метилжасмонатом вызывала заметное закрывание устьиц у растений дикого типа, но не у мутантов jin1 и coi1. При комбинированном воздействии метилжасмоната и соли на листья арабидопсиса трех генотипов тенденция к дополнительному уменьшению устьичной апертуры проявлялась только у растений дикого типа. Сделано заключение о роли жасмоната и системы трансдукции его сигнала в регуляции устьичных движений при солевом стрессе.

РЕЗЮМЕ. Для з’ясування можливої ролі жасмонатного сиг-налінгу в регуляції стану продихів при сольовому стресі досліджували вплив обробки хлоридом натрію (50–200 мМ) та/або метилжасмонатом (200 мкМ) листків рослин Arabidopsis thaliana L. дикого типу і мутантів, дефектних за жасмонатним сигналінгом. 2–3-годинний вплив NaCl індукував закривання продихів у рослин дикого типу (Col-0). Найбільш помітний ефект спостерігався під впливом 100 мМ хлориду натрію. У той же час обробка NaCl листків мутанта jin1, дефектного за геном, що кодує транскрипційний фактор JIN1/MYC2, практично не впливала на стан продихів. У рослин генотипу coi1 – мутантів за геном, що кодує білок COI1, який бере участь у видаленні репресорів транскрипційних факторів жасмонатного сигналінгу, під впливом солі відбувалося лише незначне зменшення продихової апертури. 3-годинна обробка листків 200 мкМ метилжасмонатом викликала помітне закривання продихів у рослин дикого типу, але не у мутантів jin1 і coi1. При комбінованому впливі метилжасмонату і солі на листки арабідопсису трьох генотипів тенденція до додаткового зменшення апертури продихів виявлялася тільки у рослин дикого типу. Зроблено висновок про роль жасмонату і системи трансдукції його сигналу в регуляції продихових рухів при сольовому стресі.

Ключові слова: Arabidopsis thaliana, устьица, солевой стресс, жасмонатный сигналинг, метилжасмонат

Цитологія і генетика 2020, том 54, № 4, C. 46-52

  1. Харьковский национальный аграрный университет им. В.В. Докучаева, п/о Докучаевское­2, 62483, Харьков, Украина
  2. Харьковский национальный университет им. В.Н. Каразина, площадь Свободы, 4, 61022, Харьков, Украина
  3. Институт клеточной биологии и генетической инженерии НАН Украины, ул. Академика Заболотного, 148, 03143, Киев, Украина

E-mail: plant_biology ukr.net, dmitriev.ap gmail.com

Ястреб Т.О., Колупаев Ю.Е., Шкляревский М.А., Дяченко А.И., Дмитриев А.П. Участие компонентов жасмонатного сигналинга в индуцируемом солевым стрессом закрывании устьиц у Arabidopsis thaliana , Цитологія і генетика., 2020, том 54, № 4, C. 46-52.

В "Cytology and Genetics". Якщо тільки можливо, цитуйте статтю по нашій англомовній версії:
T. O. Yastreb, Yu. E. Kolupaev, M. A. Shkliarevskyi, A. I. Dyachenko & A. P. Dmitriev Involvement of Jasmonate Signaling Components in Salt Stress-Induced Stomatal Closure in Arabidopsis thaliana, Cytol Genet., 2020, vol. 54, no. 4, pp. 318–323
DOI: 10.3103/S009545272004012X


Посилання

1. Flowers, T.J. and Colmer, T.D., Salinity tolerance in halophytes, New Phytol., 2008, vol. 179, no. 4, pp. 945–963. https://doi.org/10.1111/j.1469-8137.2008.02531.x

2. Isayenkov, S.V., Physiological and molecular aspects of salt stress in plants, Cytol. Genet., 2012, vol. 46, no. 5, pp. 302–318.https://doi.org/10.3103/S0095452712050040

3. Munns, R., Comparative physiology of salt and water stress, Plant Cell Environ., 2002, vol. 25, pp. 239–250.https://doi.org/10.1046/j.0016-8025.2001.00808.x

4. Veselov, D.S., Markova, I.V., and Kudoyarova, G.R., A response of plants to salinization and formation of salt tolerance, Usp. Sovrem. Biol., 2007, vol. 127, no. 5, pp. 482–493.

5. Roelfsema, M.R.G. and Hedrich, R., In the light of stomatal opening: new insights into “The Watergate,” New Phytol., 2005, vol. 167, no. 3, pp. 665–691.https://doi.org/10.1111/j.1469-8137.2005.01460.x

6. Very, A.A., Robinson, M.F., Michael, F., Mansfield, T.A., and Sanders, D., Guard cell cation channels are involved in Na+-induced stomatal closure in a halophyte, Plant J., 1998, vol. 14, no. 5, pp. 509–521.https://doi.org/10.1046/j.1365-313X.1998.00147.x

7. Ren, A.X. and Wang, Y.M., Effects of salt stress on stomatal differentiation and movements of amaranth (Amaranthus tricolor L.) leaves, Acta Horticul. Sin., 2010, vol. 37, no. 3, pp. 479–484.

8. Ma, Y., Zhang, We, Niu, J., Ren, Yu, and Zhang, F., Hydrogen sulfide may function downstream of hydrogen peroxide in salt stress-induced stomatal closure in Vicia faba, Funct. Plant Biol., 2018, vol. 46, no. 2, pp. 136–145. https://doi.org/10.1071/FP18096

9. Neill, S.J. and Burnett, E.C., Regulation of gene expression during water deficit stress, Plant Growth Regul., 1999, vol. 29, pp. 23–33. doi org/https://doi.org/10.1023/A:1006251631570

10. Suhita, D., Raghavendra, A.S., Kwak, J.M., and Vavasseur, A., Cytoplasmic alkalization precedes reactive oxygen species production during methyl jasmonate- and abscisic acid-induced stomatal closure, Plant Physiol., 2004, vol. 134, no. 4, pp. 1536–1545. https://doi.org/10.1104/pp.103.032250

11. Liu, J., Hou, Z.H., Liu, G.H., Hou, L.X., and Liu, X., Hydrogen sulfide may function downstream of nitric oxide in ethylene-induced stomatal closure in Vicia faba L., J. Integr. Agricult., 2012, vol. 11, pp. 1644–1653.https://doi.org/10.1016/S2095-3119(12)60167-1

12. Miura, K., Okamoto, H., Okuma, E., Shiba, H., Ka-mada, H., Hasegawa, P.M., and Murata, Y., SIZ1 deficiency causes reduced stomatal aperture and enhanced drought tolerance via controlling salicylic acid-induced accumulation of reactive oxygen species in Arabidopsis,Plant J., 2013, vol. 73, no. 1, pp. 91–104. https://doi.org/10.1111/tpj.12014

13. Melotto, M., Underwood, W., and He, S.Y., Role of stomata in plant innate immunity and foliar bacterial diseases, Annu. Rev. Phytopathol., 2008, vol. 46, pp. 101–122. https://doi.org/10.1146/annurev.phyto.121107.104959

14. Montillet, J.L., Leonhardt, N., Mondy, S., Tranchi-mand, S., Rumeau, D., Boudsocq, M., Garcia, A.V., Douki, T., Bigear, J., Lauriere, C., Chevalier, A., Castresana, C., and Hirt, H., An abscisic acid-independent oxylipin pathway controls stomatal closure and immune defense in Arabidopsis,PLoS Biol., 2013, vol. 11, no. 3. e1 001 513. https://doi.org/10.1371/journal.pbio.1001513

15. Savchenko, T., Kolla, V.A., Wang, C.Q., Nasafi, Z., Hicks, D.R., Phadungchob, B., Chehab, W.E., Brandizzi, F., Froehlich, J., and Dehesh, K., Functional convergence of oxylipin and abscisic acid pathways controls stomatal closure in response to drought, Plant Physiol., 2014, vol. 164, no. 3, pp. 1151–1160. https://doi.org/10.1104/pp.113.234310

16. Gimenez-Ibanez, S., Boter, M., Ortigosa, A., García-Casado, G., Chini, A., Lewsey, M.G., Ecker, J.R., Ntoukakis, V., and Solano, R., JAZ2 controls stomata dynamics during bacterial invasion, New Phytol., 2017, vol. 213, no. 3, pp. 1378–1392. https://doi.org/10.1111/nph.14354

17. Pedranzani, H., Racagni, G., Alemano, S., Miersch, O., Ramirez, I., Pena-Cortes, H., Taleisnik, E., Machado-Domenech, E., and Abdala, G., Salt tolerant tomato plants show increased levels of jasmonic acid, Plant Growth Regul., 2003, vol. 41, no. 2, pp. 149–158.https://doi.org/10.1023/A:1027311319940

18. Dong H., Zhen Z., Peng J., Chang L., Gong Q., and Wang N.N., Loss of ACS7 confers abiotic stress tolerance by modulating ABA sensitivity and accumulation in Arabidopsis, J. Exp. Bot., 2011, vol. 62, no. 14, pp. 4875–4887. https://doi.org/10.1093/jxb/err143

19. Ramegowda, V., Senthil-Kumar, M., Udayakumar, M., and Mysore, K.S., A high-throughput virus-induced gene silencing protocol identifies genes involved in multi-stress tolerance, BMC Plant Biol., 2013, vol. 13, p. 193. https://doi.org/10.1186/1471-2229-13-193

20. Yastreb, T.O., Kolupaev, Yu.E., Lugovaya, A.A., and Dmitriev, A.P., Content of osmolytes and flavonoids under salt stress in Arabidopsis thaliana plants defective in jasmonate signaling, Appl. Biochem. Microbiol., 2016, vol. 52, no. 2, pp. 210–215.https://doi.org/10.1134/S0003683816020186

21. Yastreb, T.O., Kolupaev, Yu.E., Shvidenko, N.V., and Dmitriev, A.P., Action of methyl jasmonate and salt stress on antioxidant system of Arabidopsis plants defective in jasmonate signaling genes, Ukr. Biochem. J., 2018, vol. 90, no. 5, pp. 50–59.https://doi.org/10.15407/ubj90.05.050

22. Lorenzo, O., Chico, J.M., Sanchez-Serrano, J.J., and Solano, R., JASMONATE-INSENSITIVE1 encodes a MYC transcription factor essential to discriminate between different jasmonate-regulated defense responses in Arabidopsis,Plant Cell, 2004, vol. 16, no. 7, pp. 1938–1950. https://doi.org/10.1105/tpc.022319

23. Anderson, J.P., Badruzsaufari, E., Schenk, P.M., Manners, J.M., Desmond, O.J., Ehlert, C., Maclean, D.J., Ebert, P.R., and Kazan K., Antagonistic inter-action between abscisic acid and jasmonate-ethylene signaling pathways modulates defense gene expression and disease resistance in Arabidopsis,Plant Cell, 2004, vol. 16, no. 12, pp. 3460–3479. https://doi.org/10.1105/tpc.104.025833

24. Honda, K., Yamada, N., Yoshida, R., Ihara, H., Sawa, T., Akaike, T., and Iwai, S., 8-Mercapto-cyclic GMP mediates hydrogen sulfide-induced stomatal closure in Arabidopsis,Plant Cell Physiol., 2015, vol. 56, no. 8, pp. 1481–1489. https://doi.org/10.1093/pcp/pcv069

25. Iakovenko, O.M., Kretynin, S.V., Kabachevskaya, E.M., Lyakhnovich, G.V., Volotovski, D.I., and Kravets, V.S., Role of phospholipase C in ABA regulation of stomata function, Ukr. Bot. J., 2008, vol. 65, no. 4, pp. 605–613.

26. Yastreb, O.I., Kolupaev, Yu.A., Kokorev, A.I., Horielova, A.I., and Dmitriev, A.P., Methyl jasmonate and nitric oxide in regulation of the stomatal apparatus of Arabidopsis thaliana,Cytol. Genet., 2018, vol. 52, no. 6, pp. 400–405. https://doi.org/10.3103/S0095452718060129

27. Yastreb, T.O., Kolupaev, Yu.E., Lugovaya, A.A., and Dmitriev, A.P., Formation of adaptive reactions in Arabidopsis thaliana wild-type and mutant jin1 plants under action of abscisic acid and salt stress, Cytol. Genet., 2017, vol. 51, no. 5, pp. 325–330. https://doi.org/10.3103/S0095452717050115

28. Ton, J., Flors, V., and Mauch-Mani, B., The multifaceted role of ABA in disease resistance, Trends Plant Sci., 2009, vol. 14, no. 6, pp. 310–317.https://doi.org/10.1016/j.tplants.2009.03.006

29. de Ollas, C. and Dodd I.C., Physiological impacts of ABA–JA interactions under water-limitation, Plant Mol. Biol., 2016, vol. 91, pp. 641–650. https://doi.org/10.1007/s11103-016-0503-6

30. Ismail, A., Riemann, M., and Nick, P., The jasmonate pathway mediates salt tolerance in grapevines, J. Exp. Bot., 2012, vol. 63, no. 5, pp. 2127–2139. https://doi.org/10.1093/jxb/err426

31. Dombrecht, B., Xue, G.P., Sprague, S.J., Kirkegaard, J.A., Ross, J.J., Reid, J.B., Fitt, G.P., Sewelam, N., Schenk, P.M., Manners, J.M., and Kazan, K., MYC2 differentially modulates diverse jasmonate-dependent functions in Arabidopsis, Plant Cell, 2007, vol. 19, no. 7, pp. 2225–2245.https://doi.org/10.1105/tpc.106.048017

32. Kazan, K., Diverse roles of jasmonates and ethylene in abiotic stress tolerance, Trends Plant Sci., 2015, vol. 20, no. 4, pp. 219–229. https://doi.org/10.1016/j.tplants.2015.02.001

Copyright© ICBGE 2002-2021 Coded & Designed by Volodymyr Duplij Modified 24.09.21