Молекулярные, биохимические и ультраструктурные изменения, индуцированные токсичностью Pb у проростков Theobroma cacao L.
Molecular, Biochemical and Ultrastructural Changes Induced by Pb Toxicity in Seedlings of Theobroma cacao L.
Graciele Santos Monteiro Reis, Alex-Alan Furtado de Almeida, Nicolle Moreira de Almeida, Andressa Vieira de Castro, Pedro Antônio Oliveira Mangabeira, Carlos Priminho Pirovani
Аннотация (перевод)
Pb — это металл, обладающий высокой токсичностью для растений и животных, включая человека. Высокие концентрации Pb наблюдались в бобах T. cacao, а также в продуктах из них. В этой работе мы оценили молекулярные, биохимические и ультраструктурные изменения в зрелых листьях и первичных корнях проростков двух потомств T. cacao, полученных при проращивании семян в различных концентрациях Pb (0, 0.05, 0.1, 0.2, 0.4, 0.8 g L(-1)) в форме Pb(NO3)2. Потомства были получены в результате самоопыления Catongo и скрещивания CCN-10 x SCA-6. Pb, поступавший через семена, вызывал изменения в ультраструктуре клеток мезофилла и в количестве крахмальных зерен в хлоропластах. Определение содержания веществ, реагирующих с тиобарбитуровой кислотой, показало, что Pb индуцировал перекисное окисление липидов. Активность гваяколовых пероксидаз и экспрессия генов, связанных с фитохелатинсинтазой, SODcyt и PER, увеличивались в ответ на Pb. Кроме того, наблюдались изменения в экспрессии белков, связанных со стрессом. Потомство CCN-10 x SCA-6 было более устойчивым к стрессу, вызванному Pb, по сравнению с Catongo, поскольку: (i) оно накапливало больше Pb в корнях, предотвращая его транслокацию в побег; (ii) проявляло более высокую активность пероксидаз в корнях — ферментов, участвующих в устранении избытка активных форм кислорода; и (iii) демонстрировало повышенную экспрессию гена пути биосинтеза фитохелатинов. Результаты протеомного анализа имели первостепенное значение для дифференциации защитных механизмов, используемых обоими потомствами T. cacao.
Оригинальная аннотация
Pb is a metal which is highly toxic to plants and animals, including humans. High concentrations of Pb have been observed in beans of T. cacao, as well as in its products. In this work, we evaluated the molecular, biochemical, and ultrastructural alterations in mature leaves and primary roots of seedlings of two progenies of T. cacao, obtained from seed germination in different concentrations of Pb (0, 0.05, 0.1, 0.2, 0.4, 0.8 g L(-1)), in the form of Pb(NO3)2. The progenies resulted from self-fertilization of Catongo and a cross of CCN-10 x SCA-6. The Pb, supplied via seminal, caused alterations in the ultrastructures of the mesophyll cells and in the amount of starch grains in the chloroplasts. The dosage of substances reactive to thiobarbituric acid showed that Pb induced lipid peroxidation. The activity of guaiacol peroxidases and the expression of genes associated to synthetase of phytochelatin, SODcyt and PER increased in response to Pb. In addition, there was alteration in the expression of stress-related proteins. The progeny of CCN-10 x SCA-6 was more tolerant to Pb stress when compared to Catongo, since: (i) it accumulated more Pb in the roots, preventing its translocation to the shoot; (ii) it presented higher activity of peroxidases in the roots, which are enzymes involved in the elimination of excess of reactive oxygen species; and (iii) increased expression of the gene in the phytochelatin biosynthesis route. The results of the proteomic analysis were of paramount importance to differentiate the defense mechanisms used by both progenies of T. cacao.
Идентификаторы
Canonical: https://research.holos.house/w/4f38ed61-ecf9-45b6-a2a3-0390438a45e9
DOI: 10.1371/journal.pone.0129696
OpenAlex: W2172871698