Effect of Auxin on Fatty Acid Composition and Activity of Acyl-Lipid Desaturases in Sprouts of Spring Wheat Triticum aestivum L.

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The effect of exogenous auxin on the fatty acid composition of total lipids in leaves and roots of spring wheat seedlings (Triticum aestivum L.) was studied. It has been established that the diversity of fatty acids in vegetative organs (leaf or root) depends not only on the concentration of auxin, but also on the nitric oxide donor (N2, NO3). It was noted that increasing the concentration of exogenous auxin increased microviscosity and decreased the permeability of the membranes of the vegetative organ in wheat, which was accompanied by a decrease in the double bond index. At the same time, there is an increase in the concentration of saturated fatty acids (palmitic and stearic), which are used as precursors for the formation of fatty acids with a very long chain (VLCFA). It was shown that exogenous auxin leads to an increase in the total content of VLCFAs in leaves with a deficiency (8.4%) and an excess of NO donors (12.3%). The introduction of exogenous auxin eliminates significant differences in the activity of desaturases in wheat roots at different levels of nitric oxide donors. It is suggested that the biosynthesis of docosadienoic acid (C22:2) in leaves is one of the key stages in the formation of an adaptive response of cell membranes to abiotic stresses during plant ontogenesis. An increase in the level of NO promotes the movement of auxin from roots to shoots, which can serve as a regulator of the activity of elongases and desaturases during the synthesis of VLCFAs.

About the authors

N. P. Kovalevskaya

Institute of Ecology and Genetics of Microorganisms, Ural Branch, Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: nina_kov@mail.ru
Russia, 614081, Perm

References

  1. Озолина Н.В., Гурина В.В., Нестеркина И.С., Дударева Л.В., Катышев А.И., Нурминский В.Н. 2017. Жирнокислотный состав общих липидов вакуолярной мембраны при абиотическом стрессе. Биол. мембраны. 34 (1), 63–69.
  2. Дёмин И.Н., Нарайкина Н.В., Цыдендамбаев В.Д., Мошков И.Е., Трунова Т.И. 2008. Введение гена desA Δ12-ацил-липидной десатуразы цианобактерий повышают устойчивость растений картофеля к окислительному стрессу, вызванному гипотермией. Физиол. растений. 55 (5), 710–720.
  3. Макаренко С.П., Дударева Л.В., Катышев А.И., Коненкина Т.А., Назарова А.В., Рудиковская Е.Г., Соколова Н.А., Черникова В.В., Константинов Ю.М. 2010. Влияние низких температур на жирнокислотный состав контрастных по холодоустойчивости видов злаков. Биол. мембраны. 27 (6), 482–488.
  4. Zemanova V., Pavlik M., Kyjakova P., Pavlikova D. 2015. Fatty acid profiles of ecotypes of hyperaccumulator Noccaea caerulescens growing under cadmium stress. J. Plant Physiol. 180, 27–34.
  5. Dat J., Vandenabeele S., Vranjva E., van Montagu M., Inze D., van Breusegem F. 2000. Dual action of the active oxygen species during plant stress responses. Cell Mol. Life Sci. 57, 779–795.
  6. He M., Ding N.-Z. 2020. Plant unsaturated fatty acids: Multiple roles in stress response. Front. Plant Sci. 11, 562785.
  7. Лось Д.А. 2014. Десатуразы жирных кислот. М.: Научный мир, 372 с.
  8. Берестовой М.А., Павленко О.С., Голденкова-Павлова И.В. 2019. Десатуразы жирных кислот растений: роль в жизнедеятельности растений и биотехнологический потенциал. Успехи соврем. биологии. 139 (4), 338–351.
  9. Лось Д.А. 1997. Десатуразы жирных кислот: адаптивная экспрессия и принципы регуляции. Физиол. растений. 44 (4), 528–540.
  10. Нарайкина Н.В., Пчелкин В.П., Цыдендамбаев В.Д., Трунова Т.И. 2020. Изменения в жирнокислотном составе и в содержании липидов листьев картофеля при низкотемпературном закаливании: роль Δ12-ацил-липидной десатуразы. Физиол. растений. 67 (2), 149–156.
  11. Corpas F.J., del Río L.A., Barroso J.B. 2007. Need of biomarkers of nitrosative stress in plants. Trends in Plant Science. 12, 436–438.
  12. Gupta K.J., Mur L.A.J., Wany A., Kumari A., Fernie A.R., Ratcliffe R.G. 2020. The role of nitrite and nitric oxide under low oxygen conditions in plants. New Phytologist. 225 (3), 1143–1151.
  13. Gupta K.J., Hancock J.T., Petrivalsky M., Kolbert Z., Lindermayr C., Durner J., Barroso J.B., Palma J.M., Brouquisse R., Wendehenne D., Corpas F. J., Loake G.J. 2020. Recommendations on terminology and experimental best practice associated with plant nitric oxide research. New Phytologist. 225 (5), 1828–1834.
  14. Hancock J.T., Veal D. 2021. Nitric oxide, other reactive signalling compounds, redox, and reductive stress. J. Experim. Botany. 72(3), 819–829.
  15. Викторова Л.В., Максютова Н.Н., Трифонова Т.В., Андрианов В.В. 2010. Образование пероксида водорода и оксида азота при введении нитрата и нитрита в апопласт листьев пшеницы. Биохимия. 75 (1), 117–124.
  16. Никерова К.М., Галибина Н.А. 2017. Влияние нитратного азота на пероксидазную активность в тканях Betula pendula Roth var. pendula и B. pendula var. carelica (Mercklin). Сибирский лесной журнал. 1, 15–24.
  17. Freschi L. 2013. Nitric oxide and phytohormone interactions: Current status and perspectives. Front. Plant Sci. 4, 398.
  18. Жигачева И.В., Бурлакова Е.Б. Мишарина Т.А., Теренина М.Б., Крикунова Н.И., Генерозова И.П., Шугаев А.Г., Фаттохов С.Г. 2013. Жирнокислотный состав липидов мембран и энергетика митохондрий проростков гороха в условиях дефицита воды. Физиол. растений. 60 (2), 205−213.
  19. Жуков А.В. 2018. Жирные кислоты с очень длинной цепью в составе мембранных липидов растений. Физиол. растений. 65 (6), 418–437.
  20. Попов В.Н., Антипина О.В., Пчелкин В.П., Цыдендамбаев В.Д. 2012. Изменения содержания и жирнокислотного состава липидов листьев и корней табака при низкотемпературном закаливании. Физиол. растений. 59 (2), 203−208.
  21. Макаренко С.П., Коненкина Т.А., Хотимченко С.В. 2007. Жирнокислотный состав липидов вакуолярных мембран корнеплодов. Физиол. растений. 54 (2), 223–228.
  22. Zheng H., Rowland O., Kunst L. 2005. Disruptions of the Arabidopsis Enoil-CoA reductase gene reveal an essential role for very-long-chain fatty acid synthesis in cell expansion during plant morphogenesis. Plant Cell.17 (5), 1467−1481.
  23. Roudier F., Gissot L., Beaudoin F., Haslam R., Michaelson L., Marion J., Molino D., Lima A., Bach L., Morin H.,Tellier F., Palauqui J.-C., Bellec Y., Renne C., Miquel M., DaCosta M., Vignard J., Rochat C., Markham J.E., Moreau P., Napier J., Faure J.-D. 2010. Very-long-chain fatty acids involved in polar auxin transport and developmental patterning in Arabidopsis. Plant Cell. 22 (2), 364−375.
  24. Petrášek J., Friml J. 2009. Auxin transport routes in plant development. Development. 136 (16), 2675–2688.
  25. Krouk G. 2016. Hormones and nitrate: A two-way connection. Plant Mol. Biol. 91 (6), 599–606.
  26. Нетрусов А.И., Егорова М.А., Захарчук Л.М., Колотилова Н.Н, Котова И.Б., Семенова Е.В., Татаринова Н.Ю., Уголькова Н.В., Цавкелова Е.А., Бобкова А.Ф., Богданов А.Г., Данилова И.В., Динареева Т.Ю., Зинченко В.В., Исмаилов А.Д., Кураков А.В., Максимов В.Н., Милько Е.С., Никитина Е.П., Рыжкова Е.П., Семенов А.М., Хомякова Д.В., Чердынцева Т.А., Юдина Т.Г. 2005. Практикум по микробиологии. М.: Издательский центр “Академия”, 608 с.
  27. Dobson G., Christie W.W. 2002. Mass spectrometry of fatty acid derivatives. Eur. J. Lipid Sci. Tech. 104, 36–43.
  28. Christie W.W. 1988. Equivalent chain lengths of methyl ester derivatives of fatty acids on gas chromatography: A reappraisal. J. Chromatogr. 447, 305–314.
  29. Wu J., Seliskar D., Gallagher J. 2005. The response of plasma membrane lipid composition in callus of the halophyte Spartina patens (Poaceae) to salinity stress. Am. J. Bot. 92 (5), 852–858.
  30. Nobusawa T., Umeda M. 2012. Very-long-chain fatty acids have an essential role in plastid division by controlling Z-ring formation in Arabidopsis thaliana. Genes Cells. 17 (8), 709–719.
  31. Дударева Л.В., Рудиковская Е.Г., Ланкевич С.В. 2016. Липидный и жирнокислотный состав морфогенных и неморфогенных каллусов пшеницы Triticum aestivum L. Биол. мембраны. 33 (2), 133–139.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2.

Download (40KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2023 The Russian Academy of Sciences