Resistance of sugar beet genotypes to salt stress

Мұқаба

Дәйексөз келтіру

Толық мәтін

Ашық рұқсат Ашық рұқсат
Рұқсат жабық Рұқсат берілді
Рұқсат жабық Тек жазылушылар үшін

Аннотация

In this work, using biochemical and molecular genetic approaches, the genotypes of sugar beet were studied under conditions simulating salt stress in order to select stable samples for breeding. Sugar beet plants grown under conditions of 150 mM, 280 mM and 500 mM salinity were used as materials for experiments. Under conditions of 150 mM salinity, samples RMS-127, O-type 2113, OP 021729, MS 020026 showed an increase in catalase activity by 33.0 %, 14.1 %, 81.4 %, 5.1 %, accordingly, with respect to control samples. In these genotypes, with an increase in NaCl concentration to 280 mM, an increase in superoxide dismutase activity was noted, in RMS-127 by 28.9 %, MS 020022 – 78.7 %, O-type 09001 – 54.3 %, OP 021722 – 65.5 %, OP 021729 – 67.3 % relative to the control. As a result of quantitative real-time RT-PCR, the expression of the SOD and CAT genes was detected in the studied sugar beet genotypes under conditions of 150 mM and 280 mM salinity. An increase in the expression of the SOD gene was shown in samples MS 020026, O-type 2113 and OP 021729 at 150 mM salinity, on average 2.5 times relative to the control. The maximum expression level of the SOD gene was established in the genotypes MS 020022 and RMS-127 at 280 mM salinity (1.5 times higher than the control). In MS 020026, MS 020022, O-type 09001, the maximum values of gene expression were recorded at 150 mM and 280 mM of salt, more than 5 times, and 3 times in O-type 2113 at 150 mM of salt, compared with the control. According to the results of the study, all the studied genotypes were selected as salinization-resistant starting material for breeding.

Толық мәтін

Рұқсат жабық

Авторлар туралы

А. Nalbandyan

Mazlumov All-Russian Research Institute of Sugar Beet and Sugar

Хат алмасуға жауапты Автор.
Email: arpnal@rambler.ru

кандидат биологических наук

Ресей, 396030, Voronezhskaya obl., Ramonskii r-n, pos. VNIISS, 86

T. Fedulova

Mazlumov All-Russian Research Institute of Sugar Beet and Sugar

Email: arpnal@rambler.ru

доктор биологических наук

Ресей, 396030, Voronezhskaya obl., Ramonskii r-n, pos. VNIISS, 86

T. Rudenko

Mazlumov All-Russian Research Institute of Sugar Beet and Sugar

Email: arpnal@rambler.ru
Ресей, 396030, Voronezhskaya obl., Ramonskii r-n, pos. VNIISS, 86

А. Moiseenko

Mazlumov All-Russian Research Institute of Sugar Beet and Sugar

Email: arpnal@rambler.ru
Ресей, 396030, Voronezhskaya obl., Ramonskii r-n, pos. VNIISS, 86

I. Cherepukhina

Mazlumov All-Russian Research Institute of Sugar Beet and Sugar

Email: arpnal@rambler.ru

кандидат биологических наук

Ресей, 396030, Voronezhskaya obl., Ramonskii r-n, pos. VNIISS, 86

Әдебиет тізімі

  1. Засоленые почвы России / Е. И. Панкова, Л. А. Воробьёва, И. М. Гаджиев и др. М.: Академкнига, 2006. С. 857.
  2. Засоление почвы и его влияние на растения / В. В. Иванищев, Т. Н. Евграшкина, О. И. Бойкова и др. // Известие Тульского государственного университета. Науки о Земле. 2020. Т. 3. С. 28–42.
  3. Chen J., Xia X., Yin W. Expression profiling and functional characterization of a DREB2-type gene from Populus euphratica // Biochemical and Biophysical Research Communications. 2009. Vol. 378. P. 483–487. doi: 10.1016/j.bbrc.2008.11.071.
  4. Analysis of N6-methyladenosine reveals a new important mechanism regulating the salt tolerance of sugar beet (Beta vulgaris) / J. Li, J. Wang, Q. Pang, et al. // Plant Science. 2023. Vol. 335. Article 111794. URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S016894522300211X (дата обращения: 01.02.2024). doi: org/10.1016/j.plantsci.2023.111794.
  5. Genetic and genomic tools to assist sugar beet improvement: the value of the crop wild relatives / F. Monteiro, L. Frese, S. Casto, et al. // Frontiers Plant Science. 2018. Vol. 9. Article 74. URL: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5808244/ (дата обращения: 01.02.2024). doi: 10.3389/fpls.2018.00074.
  6. Genetic and phenotypic assessment of sugar beet (Beta vulgaris L. subsp. vulgaris) elite inbred lines selected in Japan during the past 50 years / K. Taguchi, Y. Kuroda, K. Okazaki, et al. // Breeding Science. 2019. Vol. 69. Р. 255–265. URL: https://www.jstage.jst.go.jp/article/jsbbs/69/2/69_18121/_article/-char/ja/ (дата обращения: 01.02.2024). doi: 10.1270/jsbbs.18121.
  7. Galewski P., McGrath J. M. Genetic diversity among cultivated beets (Beta vulgaris) assessed via population-based whole genome sequences // BMC Genomics. 2020. Vol. 21. URL: https://bmcgenomics.biomedcentral.com/articles/10.1186/s12864-020-6451-1 (дата обращения: 01.02.2024). doi: 10.1186/s12864-020-6451-1.
  8. Genome-wide association study of drought tolerance traits in sugar beet germplasms at the seedling stage / W. Li, M. Lin, J. Li, et al. // Frontiers in Genetics. 2023. Vol. 14. Article 1198600. URL: https://www.frontiersin.org/journals/genetics/articles/10.3389/fgene.2023.1198600/full (дата обращения: 01.02.2024). doi: 10.3389/fgene.2023.1198600.
  9. Изучение активности аскорбатпероксидазы и глутатионредуктазы у генотипов сахарной свёклы в условиях солевого стресса / Т. П. Федулова, А. В. Моисеенко, Т. С. Руденко и др. // Сахар. 2023. С. 20–24. doi: 10.24412/2413-5518-2023-8-20-24.
  10. Aebi H. Isolation, purification, characterization, and assay of antioxygenic enzymes. Catalase in vitro // Methods in Enzymology. 1984. Vol. 105. P. 121–126. doi: 10.1016/S0076-6879(84)05016-3.
  11. Beauchamp C., Fridovich L. Superoxide dismutase: Improved assays and an assay applicable to acrylamide gels // Analytical Biochemistry. 1971. Vol. 44. P. 276–287. doi: 10.1016/0003-2697(71)90370-8.
  12. Munns R., Tester М. Mechanisms of Salinity Tolerance: Review Article // Annual review of plant biology. 2008. Vol. 59. P. 651–681. doi: 10.1146/annurev.arplant.59.032607.092911.
  13. Genetic associations uncover candidate SNP markers and genes associated with salt tolerance during seedling developmental phase in barley / S. Thabet, Y. Moursi, A. Sallam, et al. // Environmental and Experimental Botany. 2021. Vol. 188. Article 104499. URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0098847221001295 (дата обращения: 01.02.2024). doi: 10.1016/j.envexpbot.2021.104499.
  14. The antioxidant system in Suaeda salsa under salt stress / H. Li, H. Wang, W. Wen, et al. // Plant Signaling & Behavior. 2020. Vol. 15. Article 1771939. URL: https://www.tandfonline.com/doi/full/10.1080/15592324.2020. 1771939 (дата обращения: 01.02.2024). doi: 10.1080/ 15592324.2020.1771939.
  15. Колупаев Ю. Е., Карпец Ю. В., Ястреб Т. О. Функционирование антиоксидантной системы растений при солевом стрессе // Вестник Харьковского национального аграрного университета им. В. Н. Каразина. Серия: Биология. 2017. Т. 3. C. 23–45.
  16. Salt stress and salt shock differently affect DNA methylation in salt-responsive genes in sugar beet and its wild, halophytic ancestor / M. Skorupa, J. Szczepanek, J. Mazur, et al. // PLoS One. 2021. Vol. 16. Article 5. URl: https://journals.plos.org/plosone/article?id=10.1371/journal.pone.0251675 (дата обращения: 01.02.2024). doi: 10.1371/journal.pone.0251675.
  17. Munns R. Genes and salt tolerance: bringing them together // New Phytologist. 2005. Vol. 167. P. 645–63. doi: 10.1111/j.1469-8137.2005.01487.x.
  18. Hasanuzzaman M., Nahar K., Fujita M. Plant response to salt stress and role of exogenous protectants to mitigate salt-induced damages // Ecophysiology and responses of plants under salt stress. 2013. P. 25–87. doi: 10.1007/ 978-1-4614-4747-4_2.
  19. C4 gene induction during de-etiolation evolved through changes in cis to allow integration with ancestral C3gene regulatory networks / P. Singh, S. R. Stevenson, P. J. Dickinson, et al. // Science Advances. 2023. Vol. 9. Article eade9756. URL: https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.ade9756 (дата обращения: 01.02.2024). doi: 10.1126/sciadv.ade9756.

Қосымша файлдар

Қосымша файлдар
Әрекет
1. JATS XML
2. Fig. 1. Changes in the relative level of SOD gene transcripts in Beta vulgaris L. under the influence of salt stress: K – control sample; ⃰ p < 0.05 – statistically significant difference with the control sample of the corresponding genotype: – K; – 150 mM NaCl; – 280 mM NaCl; – 500 mM NaCl.

Жүктеу (94KB)
3. Fig. 2. Changes in the relative level of CAT gene transcripts in Beta vulgaris L. under the influence of salt stress: K – control sample; ⃰ p < 0.05 – statistically significant difference with the control sample of the corresponding genotype: – K; – 150 mM NaCl; – 280 mM NaCl; – 500 mM NaCl.

Жүктеу (119KB)
4. Fig. 3. Changes in the relative expression level of the MsIC gene in Beta vulgaris L. under the influence of salt stress: K – control sample; ⃰ p < 0.05 – statistically significant difference with the control sample of the corresponding genotype: – K; – 150 mM NaCl; – 280 mM NaCl; – 500 mM NaCl.

Жүктеу (101KB)
5. Fig. 4. Changes in the relative level of OSM gene expression in Beta vulgaris L. under the influence of salt stress: K – control sample; ⃰ p < 0.05 – statistically significant difference with the control sample of the corresponding genotype: – K; – 150 mM NaCl; – 280 mM NaCl; – 500 mM NaCl.

Жүктеу (127KB)

© Russian Academy of Sciences, 2024

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».