FUNCTIONAL STATE OF MITOCHONDRIA IN VARIOUS PEA SEEDLING CULTIVARS DIFFERING IN RESISTANCE TO WATER DEFICIENCY AND INFLUENCE OF IRON TETRANITROSYL COMPLEX WITH THIOSULFATE LIGANDS ON IT
Uložené v:
| Názov: | FUNCTIONAL STATE OF MITOCHONDRIA IN VARIOUS PEA SEEDLING CULTIVARS DIFFERING IN RESISTANCE TO WATER DEFICIENCY AND INFLUENCE OF IRON TETRANITROSYL COMPLEX WITH THIOSULFATE LIGANDS ON IT |
|---|---|
| Autori: | Zhigacheva, I.V., Krikunova, N.I., Mil, E., Generozova, I.P., Butsanets, P.A. |
| Informácie o vydavateľovi: | Издательский дом Цифра, 2022. |
| Rok vydania: | 2022 |
| Predmety: | mitochondria, перекисное окисление липидов, nitric oxide donors, митохондрии, lipid peroxidation, дефицит воды, water deficiency, fatty acids, доноры оксида азота, 6. Clean water, жирные кислоты с очень длинной цепью |
| Popis: | Different cultivars of plants have various ability to tolerate adverse environmental effects without a sharp decrease ingrowth processes and yields. The present study was carried out to study the effect of water deficiency (WD) on themorphological, biochemical and bioenergetic characteristics of two cultivars of pea seedlings differing in resistance to WD. Atthe same time, the effect of nitric oxide donor a tetranitrosyl iron complex with thiosulfate ligands (TNIC-thio) on theresistance of pea seedlings to insufficient moisture was studied.The functional state of the mitochondria was studied per rate respiration of mitochondria, by the level of lipid peroxidationby the spectrofluorimetry, and a fatty acid composition of mitochondrial membranes with the chromatography technique, bythe study of mitochondrial morphology with the method of atomic force microscopy.Water deficiency (WD) led to the activation of lipid peroxidation, which caused swelling of mitochondria and changes inthe content of C18 and C20 fatty acids (FA) in the membranes of these organelles. Wherein there was a decrease in the contentof linolenic acid by 15% in the mitochondrial membranes of the less resistant cultivar, while in the resistant cultivar itdecreased by only 6%. Note that in the membranes of mitochondria more resistant to water deficiency there were 3,23 timesmore unsaturated C20 FA. The water scarcity was accompanied by an increase in the content of these fatty acids. Differences inthe FA composition of mitochondrial membranes affected the bioenergetic characteristics of mitochondria. WD caused adecrease in the maximum oxidation rates of NAD-dependent substrates by mitochondria of seedlings. At the same time, therate of oxidation of NAD-dependent substrates and the efficiency of oxidative phosphorylation in the more resistant cultivarwere higher. Treatment of pea seeds with 10-8M TNIC-thio restored the bioenergetic characteristics of mitochondria in peaseedlings of both cultivars. However, the efficiency of oxidative phosphorylation in the respiratory chain of mitochondria ofthe water-deficiency more resistant cultivar was 15,7% higherThe increased content of unsaturated VLCFAs in the mitochondrial membranes of pea seedlings contributes to maintainingthe bioenergetic characteristics of mitochondria, and, consequently, the energy metabolism of the cell under stress conditions. Разные сорта растений обладают различной способностью переносить неблагоприятные воздействия внешнейсреды без резкого снижения ростовых процессов и урожайности. Настоящее исследование проведено с цельюизучения влияния водного дефицита на морфологические, биохимические и биоэнергетические показатели двухсортов проростков гороха, различающихся устойчивостью к водному дефициту. Параллельно изучали влияние донораоксида азота тетранитрозильного комплекса железа с тиосульфатными лигандами (ТНКЖ-тио) на устойчивостьпроростков гороха к недостаточному увлажнению.Функциональное состояние митохондрий оценивали по скорости потребления кислорода митохондриями, поинтенсивности перекисного окисления липидов, регистрируемого спектрофлуориметрическим методом, по изучениюжирнокислотного состава мембран митохондрий, методом хроматографии и по исследованию морфологиимитохондрий методом атомно-силовой микроскопии.Недостаточное увлажнение приводило к активации ПОЛ, что вызывало набухание митохондрий и изменениесодержания С18 и С20 жирных кислот (ЖК) в мембранах этих органелл. При этом дефицит воды (ДВ) вызывалснижение содержания линоленовой кислоты на 15% в мембранах митохондрий мало устойчивого к ДВ сорта, в товремя как у устойчивого сорта - всего на 6%. При этом в мембранах митохондрий, устойчивых к дефициту водысорта, ненасыщенных С20 ЖК было в 3,23 раза больше. ДВ сопровождался увеличением содержания этих жирныхкислот. Различия в составе ЖК митохондриальных мембран влияли на биоэнергетические характеристикимитохондрий. Недостаточное увлажнение сопровождалось снижением максимальных скоростей окисления НАД-зависимых субстратов. При этом скорости окисления НАД-зависимых субстратов и эффективность окислительногофосфорилирования у устойчивого сорта были выше. Обработка семян гороха 10-8M ТНКЖ-тио восстановилабиоэнергетические характеристики митохондрий у проростков гороха обоих сортов. Однако эффективностьокислительного фосфорилирования в дыхательной цепи митохондрий устойчивого к ДВ сорта была на 15,7% выше.Можно предположить, что повышенное содержание ненасыщенных ЖКОДЦ в мембранах митохондрийпроростков гороха способствует поддержанию биоэнергетических характеристик митохондрий, а, следовательно, иэнергетического метаболизма клетки в условиях стресса. Journal of Agriculture and Environment, Выпуск 4 (24) 2022, Page 7 |
| Druh dokumentu: | Article |
| Jazyk: | English |
| DOI: | 10.23649/jae.2022.4.24.07 |
| Prístupové číslo: | edsair.doi...........8f88541b57530b51b25576a23f372094 |
| Databáza: | OpenAIRE |
Nájsť tento článok vo Web of Science | Abstrakt: | Different cultivars of plants have various ability to tolerate adverse environmental effects without a sharp decrease ingrowth processes and yields. The present study was carried out to study the effect of water deficiency (WD) on themorphological, biochemical and bioenergetic characteristics of two cultivars of pea seedlings differing in resistance to WD. Atthe same time, the effect of nitric oxide donor a tetranitrosyl iron complex with thiosulfate ligands (TNIC-thio) on theresistance of pea seedlings to insufficient moisture was studied.The functional state of the mitochondria was studied per rate respiration of mitochondria, by the level of lipid peroxidationby the spectrofluorimetry, and a fatty acid composition of mitochondrial membranes with the chromatography technique, bythe study of mitochondrial morphology with the method of atomic force microscopy.Water deficiency (WD) led to the activation of lipid peroxidation, which caused swelling of mitochondria and changes inthe content of C18 and C20 fatty acids (FA) in the membranes of these organelles. Wherein there was a decrease in the contentof linolenic acid by 15% in the mitochondrial membranes of the less resistant cultivar, while in the resistant cultivar itdecreased by only 6%. Note that in the membranes of mitochondria more resistant to water deficiency there were 3,23 timesmore unsaturated C20 FA. The water scarcity was accompanied by an increase in the content of these fatty acids. Differences inthe FA composition of mitochondrial membranes affected the bioenergetic characteristics of mitochondria. WD caused adecrease in the maximum oxidation rates of NAD-dependent substrates by mitochondria of seedlings. At the same time, therate of oxidation of NAD-dependent substrates and the efficiency of oxidative phosphorylation in the more resistant cultivarwere higher. Treatment of pea seeds with 10-8M TNIC-thio restored the bioenergetic characteristics of mitochondria in peaseedlings of both cultivars. However, the efficiency of oxidative phosphorylation in the respiratory chain of mitochondria ofthe water-deficiency more resistant cultivar was 15,7% higherThe increased content of unsaturated VLCFAs in the mitochondrial membranes of pea seedlings contributes to maintainingthe bioenergetic characteristics of mitochondria, and, consequently, the energy metabolism of the cell under stress conditions.<br />Разные сорта растений обладают различной способностью переносить неблагоприятные воздействия внешнейсреды без резкого снижения ростовых процессов и урожайности. Настоящее исследование проведено с цельюизучения влияния водного дефицита на морфологические, биохимические и биоэнергетические показатели двухсортов проростков гороха, различающихся устойчивостью к водному дефициту. Параллельно изучали влияние донораоксида азота тетранитрозильного комплекса железа с тиосульфатными лигандами (ТНКЖ-тио) на устойчивостьпроростков гороха к недостаточному увлажнению.Функциональное состояние митохондрий оценивали по скорости потребления кислорода митохондриями, поинтенсивности перекисного окисления липидов, регистрируемого спектрофлуориметрическим методом, по изучениюжирнокислотного состава мембран митохондрий, методом хроматографии и по исследованию морфологиимитохондрий методом атомно-силовой микроскопии.Недостаточное увлажнение приводило к активации ПОЛ, что вызывало набухание митохондрий и изменениесодержания С18 и С20 жирных кислот (ЖК) в мембранах этих органелл. При этом дефицит воды (ДВ) вызывалснижение содержания линоленовой кислоты на 15% в мембранах митохондрий мало устойчивого к ДВ сорта, в товремя как у устойчивого сорта - всего на 6%. При этом в мембранах митохондрий, устойчивых к дефициту водысорта, ненасыщенных С20 ЖК было в 3,23 раза больше. ДВ сопровождался увеличением содержания этих жирныхкислот. Различия в составе ЖК митохондриальных мембран влияли на биоэнергетические характеристикимитохондрий. Недостаточное увлажнение сопровождалось снижением максимальных скоростей окисления НАД-зависимых субстратов. При этом скорости окисления НАД-зависимых субстратов и эффективность окислительногофосфорилирования у устойчивого сорта были выше. Обработка семян гороха 10-8M ТНКЖ-тио восстановилабиоэнергетические характеристики митохондрий у проростков гороха обоих сортов. Однако эффективностьокислительного фосфорилирования в дыхательной цепи митохондрий устойчивого к ДВ сорта была на 15,7% выше.Можно предположить, что повышенное содержание ненасыщенных ЖКОДЦ в мембранах митохондрийпроростков гороха способствует поддержанию биоэнергетических характеристик митохондрий, а, следовательно, иэнергетического метаболизма клетки в условиях стресса.<br />Journal of Agriculture and Environment, Выпуск 4 (24) 2022, Page 7 |
|---|---|
| DOI: | 10.23649/jae.2022.4.24.07 |