บทบาทของโพรลีนและบีเทนต่อแบบจำลองเซลล์พืชภายใต้สภาวะเครียดจากเกลือและออสโมติก
คำสำคัญ:
ความเครียดจากเกลือ, ความเครียดจากออสโมติก, แบบจำลองเซลล์พืช, โพรลีน, บีเทนบทคัดย่อ
ความเครียดจากเกลือและออสโมติกในสิ่งแวดล้อมส่งผลต่อการเปลี่ยนแปลงลักษณะทางกายภาพและสรีรวิทยาของพืช ทำให้พืชมีระบบป้องกันสภาวะเครียดจากสิ่งแวดล้อมด้วยการนำสารเข้าและออกจากเซลล์ หรือ ผลิตสารประเภท
ออสโมโพรเทคแทนต์เพื่อรักษาสมดุลภายในเซลล์ให้เป็นปกติ งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อ 1) ศึกษาผลของความเครียดจากเกลือและออสโมติกต่อการเปลี่ยนแปลงปริมาณโพรลีนและบีเทนของแบบจำลองเซลล์พืช และ 2) ศึกษาผลของโพรลีนและบีเทนต่อแบบจำลองเซลล์พืชภายใต้ภาวะเครียดจากเกลือและออสโมติก โดยศึกษาแบบจำลองเซลล์พืชจำนวน 3 ชนิด ได้แก่ แครอท ไชเท้า และ มันฝรั่ง มีขนาด กว้างxยาวxสูง 1x1x1 เซนติเมตร นำไปแช่ในสารละลายโซเดียมคลอไรด์ และ ซูโครส ความเข้มข้น
ร้อยละ 0 – 30 โดยน้ำหนักต่อปริมาตร และ ติดตามปริมาณโพรลีนและบีเทนของแบบจำลองเซลล์เป็นระยะเวลา 180 นาที พบว่า แบบจำลองเซลล์พืชที่มีปริมาณโพรลีนและบีเทนมากที่สุด คือ ไชเท้า รองลงมา คือ มันฝรั่ง และ น้อยที่สุด คือ แครอท จากนั้นนำแบบจำลองเซลล์พืชแช่ในสารละลายที่มีความเครียดจากเกลือและออสโมติกเสริมโพรลีนและบีเทน ความเข้มข้น 10 มิลลิโมลาร์ ติดตามการเปลี่ยนแปลงลักษณะสัณฐานของแบบจำลองเซลล์พืช ได้แก่ น้ำหนักสด และ ปริมาตรของแบบจำลองเซลล์พืช
เป็นระยะเวลา 180 นาที พบว่า โพรลีนช่วยรักษาลักษณะสัณฐานของแบบจำลองเซลล์ทั้ง 3 ชนิด ภายใต้สภาวะเครียดจากออสโมติก และบีเทนช่วยรักษาลักษณะสัณฐานของแบบจำลองเซลล์ทั้ง 3 ชนิด ภายใต้สภาวะเครียดจากเกลือ จากการศึกษานี้อธิบายได้ว่าโพรลีนและบีเทนเป็นสารออสโมโพรเทคแทนต์ที่แบบจำลองเซลล์ของพืชผลิตขึ้นเมื่ออยู่ในสภาวะเครียดจากเกลือและออสโมติก และการเพิ่มโพรลีนและบีเทนทำให้แบบจำลองเซลล์พืชคงสภาพได้ภายใต้ภาวะเครียดจากเกลือและออสโมติก
References
เจนนี่ เจา, สายสุณีย์ ลิ้มชูวงศ, สมเกียรติ พรพิสุทธิมาศ, และสุรศักดิ์ละลอกน้ำ. (2553). ผลของความเครียดจากเกลือต่อปริมาณโพรลีนในแคลลัสสละ. วารสารหน่วยวิจัยวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี และสิ่งแวดล้อมเพื่อการเรียนรู้, 1(2), 103 – 107.
โพธิธรณ์ ครรชิตานุรักษ์, กนกกานต์ นาคทอง, ชัยศาสตร คเชนทรสุวรรณ, และสุรศักดิ์ละลอกน้ำ. (2555). ผลของความเค็มต่อการเจริญและปริมาณบีเทนของไซยาโนแบคทีเรียชนิดเส้นสาย Anabaena sp. Nostoc sp. และ Spirulina sp. วารสารหน่วยวิจัยวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี และสิ่งแวดล้อมเพื่อการเรียนรู้, 3(2), 110 – 115.
วิชิตพล มีแก้ว, ณัฐพล ขันธปราบ, และสุรศักดิ์ ละลอกน้ำ. (2553). การปรับตัวของพืชภายใต้ภาวะที่มีความเค็ม. กาวทันโลกวิทยาศาสตร์, 10(2), 28 – 37.
สุรศักดิ์ ละลอกน้ำ. (2554). การปรับตัวของไซยาโนแบคทีเรียภายใตภาวะเครียดจากเกลือ. วารสารหน่วยวิจัยวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี และสิ่งแวดลอมเพื่อการเรียนรู้, 2(1), 82–88.
สุรศักดิ์ ละลอกน้ำ, วรัญญา แก้วคำ, สาลินี เต็งน้อย, ทรงกลด ใบยา, อาภรณ์ บัวหลวง, และบงกช บุญบูรพงศ์. (2565). ผลของความเครียดจากเกลือและออสโมติกต่อลักษณะสัณฐานของแบบจำลองเซลล์ของพืช. ใน รายงานสืบเนื่องจากการประชุมวิชาการระดับชาติด้านวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี และนวัตกรรม ครั้งที่ 4 ประจำปี 2565 “วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี สร้างสรรค์นวัตกรรมเพื่อชุมชน” (หน้า 118 – 127). เลย: คณะวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี มหาวิทยาลัยราชภัฏเลย.
Ali, A., Ali, Q., Iqbal, M. S., Nasir, I. A., and Wang, X. (2020). Salt Tolerance of Potato Genetically Engineered with the Atriplex canescens BADH Gene. Biologia Plantarum, 64, 271–279.
Eraslan, F., Inal, A., Gunes, A., and Alpaslan, M. (2007). Impact of exogenous salicylic acid on the growth, antioxidant activity and physiology of carrot plants subjected to combined salinity and boron toxicity. Scientia Horticulturae, 113, 120–128.
Flowers, T. J., Munns, R., and Colmer, T. D. (2015). Sodium Chloride toxicity and the cellular basis of salt tolerance in halophytes. Annals of Botany, 115, 419–431.
Gibberd, M. R., Turner, N. C., and Storey, R. (2002). Influence of saline irrigation on growth, ion accumulation and partitioning, and leaf gas exchange of carrot (Daucus carota L.). Annals of Botany, 90, 715–724.
Han, K. H., and Hwang, C. H. (2003). Salt tolerance enhanced by transformation of a P5CS gene in carrot. Journal of Plant Biotechnology, 5 (3), 157–161.
Heuer, B. (2003). Influence of exogenous application of proline and glycinebetaine on growth of salt-stressed tomato plants. Plant Science, 165, 693–699.
Hmida-Sayari, A., Gargouri-Bouzid, R., Bidani, A., Jaoua, L., Savoure, and A., Jaoua, S. (2005). Overexpression of Δ1-pyrroline-5-carboxylate synthetase increases proline production and confers salt tolerance in transgenic potato plants. Plant Science, 169 (4), 746–752.
Jaarsma, R., de Vries. R. S. M., and de Boer, A. H. (2013). Effect of Salt Stress on Growth, Na+ Accumulation and Proline Metabolism in Potato (Solanum tuberosum) Cultivars. PLoS ONE, 8, e60183.
Jungklang, J. (2018). Effects of sodium chloride on germination, growth, relative water content, and chlorophyll, proline, malondialdehyde and vitamin C contents in Chinese white radish seedlings (Raphanus sativus L. var. longipinnatus Bailey). Maejo International Journal of Science and Technology, 12(02), 89-100.
Kapper, R. M., Kempf, B., and Bremer, F. (1996). Three transport systems for the osmoprotectant glycine betaine operate in Bacillus subtilis: characterization of OpuD. Journal of Bacteriology, 178, 5071- 5079.
Kilani, B. R., Abdelly, C., and Savouré, A. (2014). How reactive oxygen species and proline face stress together. Plant Physiology and Biochemistry, 80, 278-284.
Kumar, S., Dhingra, A., and Daniell, H. (2004). Plastid-expressed betaine aldehyde dehydrogenase gene in carrot cultured cells, roots, and leaves confers enhanced salt tolerance. Journal of Plant Physiology, 36, 2843–2854.
Laloknam, S., Tanaka, K., Buaboocha, T., Waditee, R., Incharoensakdi, A., Hibino, T., … Takabe, T. (2006). Halotolerant cyanobacterium Aphanothece halophytica contains a betaine transporter active at alkaline pH and high salinity. Applied and Environmental Microbiology Journal, 72(9), 6018- 6026.
Laloknam, S., Kanchitanurak, P., Boonburapong, B., Rai, V., and Kongvitthaya, S. (2014). Inorganic and Organic Compounds of Freshwater Filamentous Cyanobacteria under Normal and Salt Stress Conditions. Journal of Chemistry and Chemical Engineering, 8, 1059-1067.
Li, Y. Z., Zhao, J. Y., Wu, S. M., Fan, X. W., Luo, X. L., and Chen, B. S. (2016). Characters related to higher starch accumulation in cassava storage roots. Scientific Reports, 6, 19823.
Liu, D., He, S., Zhai, H., Wang, L., Zhao, Y., Wang, B. … Liu, Q. (2014). Overexpression of IbP5CR enhances salt tolerance in transgenic sweet potato. Plant Cell, Tissue and Organ Culture, 117(1), 1–16.
Nagaz, K. Masmoudi, M. M., and Ben, M.N. (2012). Impacts of irrigation regimes with saline water on carrot productivity and soil salinity. Journal of the Saudi Society of Agricultural Sciences, 11, 19–27.
Padan, E., and Schuldiner, S. (1996). Bacterial Na+ /H+ antiporters: molecular biology, biochemistry, and physiology. In W. N. Konings, H. R. Kaback, and J. S. Lolkema (Eds.), Handbook of Biological Physics (pp. 501-531). Amsterdam, Netherlands: Elsevier Science,.
Raigond, P., Atkinson, F. S., Lal, M. K., Thakur, N., Singh, B., and Mishra, T. (2020). Potato Carbohydrates. In Raigond, P., Singh, B., Dutt, S., and Chakrabarti, S. (Eds.), Potato (pp. 13–36). Singapore: Springer.
Roy, S. J., Negrao, S., and Teste,R M. (2014). Salt resistant crop plants. Current Opinion in Biotechnology, 26, 115–124.
Sabagh, E. L., Sorour, S., Ragab, A., Saneoka, H., and Islam, M. (2017). The effect of exogenous application of proline and glycine betaine on the nodule activity of soybean under saline condition. Journal of Agricultural Biotechnology, 2, 1–5.
Smolen, S., Lukasiewicz, A., Chodacka, M. K., and Baranski, R. (2020). Effect of Soil Salinity and Foliar Application of Jasmonic Acid on Mineral Balance of Carrot Plants Tolerant and Sensitive to Salt Stress. Agronomy, 10(5), 659.
Sobahan, M. A., Akter, N., Ohno, M., Okuma, E., Hirai, Y., Mori, I. C. … Murata, Y. (2012). Effects of exogenous proline and glycinebetaine on the salt tolerance of rice cultivars. Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry, 76, 1568–1570.
Umar, J., Aliyu, A., Shehu, K., and Abubakar, L. (2018). Influence of Salt Stress on Proline and Glycine Betaine Accumulation in Tomato (Solanum lycopersicum L.). Journal of Horticulture and Plant Research, 1,
-25.
VishnuPriya, S., Elavarasan, R., and SelvanKumar, T. (2020). Studies on Radish salinity tolerance and their growth response analysis. International Journal of Advanced Research in Biological Sciences, 7(5), 30-39.
Waditee, R., Hibino, T., Tanaka, Y., Nakamura, T., Incharoensakdi, A., and Takabe, T. (2001). Halotolerant cyanobacterium Aphanothece halophytica contains an Na+ /H+ antiporter, homologous to eukaryotic ones, with novel ion specificity affected by c-terminal tail. Journal of Biological Chemistry, 276, 36931-36938.
Waditee, R., Hibino, T., Nakamura, T., Incharoensakdi, A., and Takabe, T. (2002). Overexpression of a Na+/H+ antiporter confers salt tolerance on a freshwater cyanobacterium, making it capable of growth in sea water. Proceedings of the National Academy of Sciences, 99, 4109-4114.
Waditee, R., Bhuiyan, M. N. H., Rai, V., Aoki, K., Tanaka, Y., Hibino, T. … Takabe, T. (2005). Genes for direct methylation of glycine provide high levels of glycinebetaine and abiotic-stress tolerance in Synechococcus and Arabidopsis. Proceedings of the National Academy of Sciences, 102, 1318-1323.
Wu, G. Q., Liang, N., Feng, R. J., and Zhang, J. J. (2013). Evaluation of salinity tolerance in seedlings of sugar beet (Beta vulgaris L.) cultivars using proline, soluble sugars and cation accumulation criteria. Acta Physiologiae Plantarum, 35, 2665-2674.
Downloads
เผยแพร่แล้ว
ฉบับ
บท
License
Copyright (c) 2023 Loei Rajabhat University
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
บทความที่ได้รับการตีพิมพ์
