Details

Autor(en) / Beteiligte

• Potrohov, Andrii
• Ovcharenko, Olga
• Sosnovskaya, Daria

Titel

Antioxidant activity of petunias with the heterologous ribonuclease ZRNase II gene infected with tobacco mosaic virus

Ist Teil von

• Innovative biosystems and bioengineering, 2022-06, Vol.6 (1), p.40-45

Erscheinungsjahr

2022

Link zum Volltext

Quelle

Electronic Journals Library

Beschreibungen/Notizen

• Background. Constant changes in environmental conditions cause the development of stress reactions in plants. Under conditions of moderate intensity and temporary action of the stress factor, the strengthening of protective systems and the mobilization of energy resources take place. However, if the stress factor has a long-term effect, the cells begin the processes of lipid peroxidation (LPO), inhibition of energy production and reduction of protein synthesis with its subsequent destruction. Under conditions of excessive stress, there is a balance between antioxidant activity (AOA) and LPO, which is necessary to maintain normal cell function. Oxidation intermediates can serve as inducers and mediators of stress. Phytovirus infection can lead to pathological changes in the body of a plant. The progression of the infectious process in the body of the affected plant is associated with stress reactions and disruption of its normal viability. Objective. We are aimed to assess the degree of progress of stress reactions caused by biotic stressors in control and transgenic (with ZRNase II gene) petunia plants. Methods. Tobacco mosaic virus (TMV) was used to infect petunia plants. The degree of progress of stress reactions in transgenic petunia plants with the ZRNase II gene before and after infection with TMV was studied by POL and AOA indicators. Two genetically distinct lines of petunia (M1 and P5) were used to obtained transgenic plants. To assess the progress of LPO, the accumulation of initial and final products (diene conjugates and malonic dialdehyde) was determined. Results. After the plants transformation, changes in the content of LPO products in leaf tissues were observed. Transgenic plants had a 10–15% higher content of LPO products, which may indicate that the transformation, in some cases, can lead to the progress of stress reactions in plants. Infection with TMV has contributed to the intensification of processes related to the protection of plants from the effects of negative factors. Studies of total AOA have shown that transgenic plants after infection had significantly higher levels (18–30%) of AOA compared with controls, which may be evidence of their increased viability under stress. Conclusions. The positional effect of T-DNA incorporation in genetic transformation may be a stressor for the plant. Transgenic lines differ in terms of LPO and AOA from non-transgenic lines and from each other. After infection with TMV, a 4-fold decrease in AOA was observed in the plants. Effective expression of the ZRNase II gene helps to reduce viral load in certain lines. Lines M1.2 and P5.3 are of greatest interest for further virological studies, as their AOA activity was 18–30% higher than in control plants, which may indicate resistance to viral infection. Проблематика. Постійні зміни умов навколишнього середовища викликають розвиток стрес-реакцій у рослинах. За умов помірної інтенсивності та тимчасової дії стресового чинника відбуваються поси­лення захисних систем, мобілізація енергетичних ресурсів. Однак якщо стресове навантаження має довготривалу дію, в клітинах розпочинаються процеси перекисного окиснення ліпідів (ПОЛ), пригні­чення енергопродукції та зниження синтезу білка з подальшою його деструкцією. В умовах надмір­ного стресового навантаження відбувається балансування між антиоксидантною активністю (АОА) та ПОЛ, що є необхідним для підтримки нормальної життєдіяльності клітини. Проміжні продукти окис­нення можуть слугувати індукторами та медіаторами стресового стану. Фітовірусна інфекція може призводити до патологічних змін в організмі рослини. Розвиток інфекційного процесу в організмі ураженої рослини пов’язаний зі стресовими реакціями та порушенням її нормальної життєздатності. Мета. Оцінити ступінь розвитку стрес-реакцій, викликаних біотичними стресовими чинни­ками, у контрольних і трансгенних (з геном ZRNase II) рослин петунії. Методика реалізації. Вірус тютюнової мозаїки (ВТМ) використовувався для інфікування рослин петунії. Ступінь розвитку стрес-реакцій у трансгенних рослин петунії з геном ZRNase II до та після інфікування ВТМ досліджували за показниками ПОЛ і АОА. В роботі використовували трансгенні рослини, отримані на основі двох генетично відмінних ліній петунії: М1 та Р5. Для оцінки розвитку ПОЛ визначали накопичення початкового та кінцевого продуктів: дієнових кон’югатів і малонового діальдегіду. Результати. Після трансформації рослин спостерігали зміни вмісту продуктів ПОЛ у тканинах лист­ків. Трансгенні рослини мали на 10–15 % вищий вміст продуктів ПОЛ, що може свідчити про те, що трансформація сама по собі, в певних випадках, здатна призводити до розвитку стресових реак­цій у рослин. Інфікування ВТМ сприяло активізації процесів, пов’язаних із захистом рослин від дії негативних факторів. Дослідження загальної АОА показали, що деякі трансгенні лінії рослини після інфікування мали істотно вищий рівень активності (18–30 %) порівняно з контролем, що може бути свідченням їх підвищеної життєздатності в стресових умовах. Висновки. Позиційний ефект вбудовування Т-ДНК при генетичній трансформації може виступати стресовим фактором для рослини. Трансгенні лінії відрізнялись за показниками ПОЛ та АОА від рослин дикого типу та між собою. Після інфікування ВТМ у рослинах спостерігали зниження АОА в 4 рази. Ефективна експресія гена ZRNase ІІ сприяє зменшенню вірусного навантаження в певних лініях. Лінії М1.2 та Р5.3 становлять найбільший інтерес для подальших вірусологічних досліджень, оскільки їх АОА активність була на 18–30 % вищою, ніж у контрольних рослин, що може вказувати на резистентність до вірусного ураження.