Isozymes composition of scots pine (Pinus sylverstris L.) seedling's superoxide dismutase under chronic effect of zinc
The particularities of the superoxide dismutase isozyme s composition in organs (root system, hypocotyl, cotyledons, needles) of six-week-old Scots pine seedlings, grown under chronic effect of zinc (25, 50 and 150 uM) were investigated. The strong correlation between the zinc content in the root system, hypocotyls, cotyledons and needles of seedlings with ZnSO4 concentrations, makes it possible to include Scots pine into the typical zinc indicators, whose content increases in proportion to its concentration in the growth medium. The leading role in the deposition of zinc ions belongs to the seedling's root system, the metal content in which a next-higher order than in the aerial parts of the seedlings. However, despite the increase in the zinc content in the seedling organs, no significant changes in total superoxide dismutase activity was observed. A comparative analysis of superoxide dismutase's activities in the seedling's organs shows most of their activity in assimilating organs, as evidenced by the results of gel electrophoresis. The presence of three isoforms of superoxide dismutases in the root system and the hypocotyls of seedlings and four isoforms - In cotyledons and needles of the seedlings were revealed. The inhibition assays (KCN, H2O2, NaN) shows the affiliation of all identified superoxide dismutase's forms to the copper/zinc-containing forms (Cu/Zn-SOD) of different cellular localization. The significant differences in the contribution of Cu/Zn-SODs activities in total superoxide dismutase activity in the seedlings organs were found. In particular, the total superoxide dismutase activity in the root system, to a greater degree, caused by isoforms № 1 and 3, in the hypocotyls - № 1, in the cotyledons - № 3, and in the needles - № 3 and 1. The analysis of the superoxide dismutase's activities in the seedlings organs, quantified by signal level of the corresponded bands, shows differential nature of their changes under the zinc ions action. At the same time, the total activity of superoxide dismutase's isoforms in all seedlings organs remained virtually unchanged, and the effect of zinc in a wide range of concentrations did not lead to changes in their isozyme composition in any organs of Scots pine seedlings.
Keywords
Cu/Zn-SODs,
inhibition assay,
zinc,
superoxide dismutase,
Pinus sylvestris,
Cu/Zn изоформы,
Pinus sylvestris,
цинк,
супероксиддисмутаза,
ингибитор-ный анализAuthors
| Ivanov Yury V. | K.A. Timiryazev Institute of Plant Physiology of the Russian Academy of Sciences (Moscow) | ivanovinfo@mail.ru |
| Savochkin Yury V. | K.A. Timiryazev Institute of Plant Physiology of the Russian Academy of Sciences (Moscow) | savochkinmail@mail.ru |
Всего: 2
References
Polle A., Eiblmeier M., Rennenberg H. Sulphate and antioxidants in needles of Scots pine (Pinus sylvestris L.) from three SO2-polluted field sites in eastern Germany // New Phytol. 1994. Vol. 127. P. 571-577.
Pukacka S., Pukacki P.M. Seasonal changes in antioxidant level of Scots pine (Pinus sylvestris L.) needles exposed to industrial pollution. II. Enzymatic scavengers activities // Acta Physiologiae Plantarum. 2000. Vol. 22. P. 457-464.
Функционирование антиоксидантных ферментов в сеянцах сосны в условиях хронического действия цинка // Физиология растений. 2012. Т. 59, № 1. С. 57-66.
Yamano S., Maruyama T. An azide-insensitive superoxide dismutase from a hyperthermo-philic Archaeon, Sulfolobus solfataricus // J. Biochem. 1999. Vol. 125. P. 186-193.
Wingsle G., Gardestrom P., Hallgren J-E., Karpinski S. Isolation, purification, and subcellular localization of isozymes of superoxide dismutase from Scots pine (Pinus sylvestris L.) needles // Plant Physiology. 1991. Vol. 95. P. 21-28.
Иванов Ю.В., Савочкин Ю.В., Кузнецов Вл.В. Сосна обыкновенная как модельный объект для изучения механизмов адаптации хвойных к действию тяжелых металлов.2. Функционирование антиоксидантных ферментов в сеянцах сосны в условиях хронического действия цинка // Физиология растений. 2012. Т. 59, № 1. С. 57-66.
Miszalski Z., Slesak I., Niewiadomska E. et al. Subcellular localization and stress responses of superoxide dismutase isoforms from leaves in the C3-CAM intermediate halophyte Me-sembryanthemum crystallinum L. // Plant, Cell and Environment. 1998. Vol. 21. P. 169-179.
Степанченко Н.С., Новикова Г.В., Мошков И.Е. Количественное определение содержания белка // Физиология растений. 2011. Т. 58, № 4. С. 624-630.
Davis B.J. Disc electrophoresis - II Method and application to human serum proteins // Annals of the New York Academy of Sciences. 1964. Vol. 121. P. 404-427.
Smith P.K., Krohn R.I., Hermanson G.T. et al. Measurement of protein using bicinchoninic acid // Anal. Biochem. 1985. Vol. 150. P. 76-85.
Радюкина Н.Л., Иванов Ю.В., Карташов А.В. и др. Изучение индуцибельных и конститутивных механизмов устойчивости к солевому стрессу у гравилата городского // Физиология растений. 2007. Т. 54, № 5. С. 692-698.
Иванов Ю.В., Савочкин Ю.В., Кузнецов Вл.В. Влияние минерального состава и pH питательной среды на устойчивость сосны обыкновенной к токсическому действию ионов цинка // Физиология растений. 2013. Т. 60, № 2. С. 257-267.
Иванов Ю.В., Савочкин Ю.В. Влияние длины светового дня на устойчивость сеянцев сосны обыкновенной к токсическому действию цинка // Вестник Московского государственного университета леса - Лесной вестник. 2012. № 1(84). С. 99-104.
Иванов Ю.В., Савочкин Ю.В., Кузнецов Вл.В. Развитие сеянцев сосны обыкновенной и функционирование антиоксидантных систем в условиях хронического действия ионов свинца // Известия РАН. Сер. биол. 2013. № 1. С. 32-42.
Изменение морфометрических и физиологических параметров при развитии сеянцев сосны в условиях хронического действия цинка // Физиология растений. 2011. Т. 58, № 5. С. 728-736.
Иванов Ю.В., Савочкин Ю.В., Кузнецов Вл.В. Сосна обыкновенная как модельный объект для изучения механизмов адаптации хвойных к действию тяжелых металлов.1. Изменение морфометрических и физиологических параметров при развитии сеянцев сосны в условиях хронического действия цинка // Физиология растений. 2011. Т. 58, № 5. С. 728-736.
Бараненко В.В. Супероксиддисмутаза в клетках растений // Цитология. 2006. Т. 48, № 6. С. 465-475.
Карташов А.В., Радюкина Н.Л., Иванов Ю.В. и др. Роль систем антиоксидантной за щиты при адаптации дикорастущих видов растений к солевому стрессу // Физиология растений. 2008. Т. 55, № 4. С. 516-522.
Karpinska B., Karlsson M., Schinkel H. et al. A novel superoxide dismutase with a high isoelectric point in higher plants. Expression, regulation, and protein localization // Plant Physiology. 2001. Vol. 126. P. 1668-1677.
Karpinski S., Wingsle G., Olsson O.,Hallgren J-E. Characterization ofcDNAs encoding CuZnsuperoxide dismutases in Scots pine // Plant Molecular Biology. 1992. Vol. 18. P. 545-555.
Streller S., Kromer S., Wingsle G. Isolation and purification of mitochondrial Mn-superoxide dismutase from the gymnosperm Pinus sylvestris L. // Plant Cell Physiol. 1994. Vol. 35. P. 859-867.
