Changes in some physiological and biochemical parameters of Avena sativa L. in conditions of salinity and soil acidity

封面

如何引用文章

全文:

详细

Background. The accumulation of salts in soils is often accompanied by a change in pH to the alkaline side, technogenic salinization can be accompanied by an acidic reaction of the soil. Under conditions of salinization and acidic reaction of the environment, plants experience osmotic and oxidative stresses. The purpose of the research was to study the reactions of oat plants to the combined effects of NaCl salinity and acidic soil reaction according to some physiological and biochemical parameters. Materials and methods. Avena sativa L. oats of the Steyer variety were used as the object of the study. The plants were grown in a model experiment on a background sod-podzolic soil with various combinations of pH (pH 4.9 and pH 7.3) and salinity (0.5 % NaCl). A neutral medium (pH 7.3) was created by the addition of CaCO3. Salinity was created in % relation to the dry weight of the soil. The control was a saline–free variant with a pH of 7.3. 4 and 8 days after the appearance of seedlings in the leaves of plants, hydrogen peroxide was determined by the ferrothiocyanate method, catalase activity was determined permangatometrically, and peroxidase function was determined by the method of A.N. Boyarkin. Morphometric parameters were recorded within 8 days after the emergence of seedlings. Results. Compared with the control, growth processes slowed down more strongly in the variants of the experiment with salinity and were arranged in the following order: pH 4.9 + NaCl > pH 7.3 + NaCl > pH 4.9. The H2O2 content in oat leaves in the experimental variants did not differ or minimally differed from the control during the first observation period, but in the second period it was 1.6–1.7 times higher in all experimental variants. Catalase activity in both observation periods was higher than the control in the variants with salinity by 10–30 %. In the second follow-up period, catalase activity was generally one-third lower compared to the first in all studied variants. The activity of peroxidases in oat leaves in all experimental variants was significantly higher than in the control variant in both experimental periods. In the second follow-up period, peroxidase function was higher in comparison with the first in all studied variants (by 16–81 %). Conclusions. The greatest depression of oat plants, judging by morphometric indicators, was observed at the initial stages of the experiment (the first 4 days), especially in the experimental version combining salinization and acidic soil reaction. Catalase was actively involved in the adaptation of plants to the conditions of salinity and soil acidity at this stage, and peroxidase by the 8th day of the experiment.

作者简介

Oksana Chetina

Perm State National Research University

编辑信件的主要联系方式.
Email: chetoks@gmail.com

Candidate of biologycal sciences, associate professor, head of the sub-department of plant physiology and soil ecology

(15 Bukireva street, Perm, Russia)

Natalia Zhulanova

Perm State National Research University

Email: ZhulanovaNatalia@yandex.ru

Master’s degree student

(15 Bukireva street, Perm, Russia)

参考

  1. Chetina O.A., Eremchenko O.Z., Pakhorukov I.V. Accumulation of low-molecular compounds as a response of plants to technogenic salinization. Ekologiya = Ecology. 2023;(2):94–102. (In Russ.). doi: 10.31857/S036705972302004X
  2. Eremchenko O.Z., Pakhorukov I.V., Shestakov I.E. Development of the Solonchak Process in Soils of Small River Valleys in the Taiga-Forest Zone in Relation to the Production of Potassium Salts. Eurasian Soil Science. 2020;53(4):512–522. doi: 10.1134/S1064229320040055
  3. Shavrukov Y., Hirai Y. Good and bad protons: genetic aspects of acidity stress responses in plants. Journal of Experimental Botany. 2016;67:15. doi: 10.1093/jxb/erv437
  4. Bhuyan M.H.M.B., Hasanuzzaman M., Mahmud J.A. et al. Morphophysiological and biochemical responses of Triticum aestivum L. to extreme pH: Coordinated actions of antioxidant defense and glyoxalase systems. Plants. 2019:24. doi: 10.3390/plants8010024
  5. Ivanishchev V.V., Evgrashkina T.N., Boykova O.I., Zhukov N.N. Soil salinization and its impact on plants. Izvestiya Tul'skogo gosudarstvennogo universiteta. Nauki o zemle = Proceedings of Tula State University. Earth sciences. 2020;(3):28–42. (In Russ.)
  6. Mal'tseva A.D., Chetina O.A. Changes in water content in plant leaves under salinity conditions and different pN levels. Simbioz-Rossiya 2022: sb. st. XIII Mezhdunar. konf. uchenykh-biologov = Symbiosis-Russia 2022: proceedings of the 13th International conference of scientists of biology. Perm, 2023:559–564. (In Russ.)
  7. Miller G., Suzuki N., Ciftci-Yilmaz S., Mittler R. Reactive oxygen species homeostasis and signalling during drought and salinity stresses. Plant, Cell and Environment. 2010;33:453–467. doi: 10.1111/j.1365-3040.2009.02041.x
  8. Sagisaka S. The occurrence of peroxide in a perennial plant Populus gelrica. Plant Physiol. 1976;57(2):308–309. doi: 10.1104/pp.57.2.308
  9. Voskresenskaya O.L., Alyabysheva E.A., Polovnikova M.G. Bol'shoy praktikum po bioekologii = A large practical course on bioecology. Yoshkar-Ola: Mar. gos. un-t, 2006:107. (In Russ.)
  10. Ermakov A.I., Arasimovich V.V., Yarosh N.P. et al. Metody biokhimicheskogo issledovaniya rasteniy = Methods of biochemical research of plants. Leningrad: Agropromizdat, Leningr. otd-nie, 1987:430. (In Russ.)
  11. Belozerova A.A. Bome N.A. Study of the response of spring wheat to salinity by the variability of morphometric parameters of seedlings. Fundamental'nye issledovaniya = Fundamental research. 2014;(12):300–306. (In Russ.)
  12. Pascaru A., Giorgievici A.S., Gaman C.D. et al. Gaman Sodium chloride effect on rye (Secale cereale). Horticulture, Forestry and Biotechnology. 2014;18(4):147–150.
  13. Yousufinia M., Ghasemian A., Safalian O., Asadi A. The effect of NaCl on the growth and K+ content of barley (Hordeum vulgare L.) cultivares. Annals of Biological Research. 2013;4(1):80–85.
  14. Abdel Latef A.A., Tran L.S. Impacts of priming with silicon on the growth and tolerance of maize plants to alkaline stress. Frontiers in Plant Science. 2016;7:243. doi: 10.3389/fpls.2016.00243
  15. Ekta Singh A.K., Pandey D.M. Co-expression network analysis of acidic-responsive genes in Arabidopsis thaliana signifies hub genes expression and their key role assessment for acidity tolerance in Oryza sativa L. Biologia. 2021;76:3175–3190. doi: 10.1007/s11756-021-00837-3
  16. Demidchik V. Mechanisms of oxidative stress in plants: from classical chemistry to cell biology. Environmental and Experimental Botany. 2015;109:212. doi: 10.1016/j.envexpbot. 2014.06.021
  17. Guo R., Yang Z., Li F. et al. Comparative metabolic reponses and adaptive strategies of wheat (Triticum aestivum) to salt and alkali stress. BMC Plant Biol. 2015:170. doi: 10.1186/s12870-015-0546-x
  18. Noctor G., Lelarge-Trouverie C., Mhamdi A. The metabolomics of oxidative stress. Phytochemistry. 2015;112:33. doi: 10.1016/j.phytochem.2014.09.002
  19. Anjum N.A., Sharma P., Gill S.S. et al. Catalase and ascorbate peroxidase-representative H2O2-detoxifying heme enzymes in plants. Environmental Science and Pollution Research. 2016;23:19002–19029. doi: 10.1007/s11356-016-7309-6
  20. Sharma I., Ahmad P. Catalase: A Versatile Antioxidant in Plants. Oxidative Damage to Plants: Antioxidant Networks and Signaling. 2014:131–148. doi: 10.1016/B978-0-12- 799963-0.00004-6
  21. Minibaeva F.V., Gordon L.X. Superoxide production and extracellular peroxidase activity in plant tissues under stress. Fiziologiya rasteniy = Plant physiology. 2003;50(3):459–464. (In Russ.)
  22. Kawano T. Roles of the reactive oxygen species-generating peroxidase reactions in plant defense and growth induction. Plant Cell Reports. 2003;21:829–837. doi: 10.1007/s00299-003-0591-z
  23. Xie X., He Z., Chen N. et al. The roles of environmental factors in regulation of oxidative stress in plants. BioMed Research International. 2019;2019:1–11. doi: 10.1155/2019/9732325

补充文件

附件文件
动作
1. JATS XML


Creative Commons License
此作品已接受知识共享署名 4.0国际许可协议的许可

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».