Цистеин смягчает эффект токсичности соли NaCl на растениях льна (Linum usitatissimum L) путем модуляции антиоксидантных систем.

Научные отчеты, том 12, Номер статьи: 11359 (2022) Цитировать эту статью

763 Доступа

2 цитаты

Подробности о метриках

Сельское хозяйство, основной фактор потребления воды, сталкивается с глобальным кризисом нехватки воды. Соленая вода является альтернативным источником воды, а избыток NaCl снижает рост растений и продуктивность сельскохозяйственных культур. L-цистеин (Cys) является многообещающей тиоловой аминокислотой для роста и развития растений. Лен; Linum usitatissimum L. — экономичное растение с низкой солеустойчивостью. Солевой стресс NaCl при концентрации 50 и 100 мМ ингибировал параметры роста, фотосинтетические пигменты, общее количество растворимых сахаров, общее количество фенолов и аминный азот у растений льна. Солевой стресс привел к заметному повышению уровня пролина и перекисного окисления липидов и изменил белковый профиль. Внекорневая подкормка цистеина в концентрациях 0,8 и 1,6 мМ смягчает неблагоприятное воздействие стресса NaCl на растения льна. Цистеин улучшал характеристики роста, фотосинтетические пигменты, аминный азот, общие фенолы и новые полипептиды в растениях, подвергшихся стрессу NaCl. Однако цистеин снижал общие сахара, пролин, активность пероксидазы и аскорбатпероксидазы. Результаты подтвердили, что цистеин обладает восстановительными свойствами. Кроме того, он уменьшал окислительный стресс NaCl и поддерживал стабильность мембран за счет снижения перекисного окисления липидов. В целом, окислительно-восстановительная способность L-цистеина является причиной его потенциального противодействия неблагоприятному воздействию токсичности NaCl на рост растений льна.

Нехватка воды является ограничивающим абиотическим фактором в сельском хозяйстве во всем мире. Растущая нехватка воды приведет к постепенному снижению производства сельскохозяйственных культур к 2025 году1,2. Поэтому становится необходимым сохранять источники воды и находить нетрадиционные ресурсы, такие как соленая вода. С другой стороны, состав соленой воды может оказывать различное влияние на рост растений и урожайность сельскохозяйственных культур3,4. Обычно соленая вода стимулирует синтез активных свободных радикалов. Реактивные свободные радикалы становятся токсичными, поскольку они воздействуют на белки, липиды и нуклеиновые кислоты и увеличивают скорость их деградации5. Многие растения запускают механизмы детоксикации, чтобы смягчить последствия солевого стресса. В механизме детоксикации вредных радикалов участвуют различные ферменты. Супероксиддисмутаза — первый защитный фермент, превращающий супероксид в H2O26. Каталаза и различные классы пероксидаз удаляли образовавшуюся H2O2. Соленость оказала неблагоприятное воздействие на поглощение воды, доступность питательных веществ, содержание хлорофилла, фотосинтез, устьичную проводимость и гидравлическую проводимость корней7,8,9.

Лен (Linum usitatissimum L.) принадлежит к семейству Linaceae и выращивается для получения волокна, семян или двойного назначения10. Льняное масло обогащено Омега-3, линолевой кислотой и олеиновой кислотой11.

L-цистеин (Cys) — α-аминокислота с тиоловой группой, активная в ферментативных реакциях. Цистеин является основным органическим аминосоединением, которое восстанавливает связи серы в растениях12,13. Продуктом метаболизма L-цистеина является глутатион, который участвует в антиоксидантных механизмах. Более того, производные цистеина могут накапливать минеральные ионы у арабидопсиса14. Применение цистеина дает уверенный эффект в смягчении абиотического стресса на различных растительных культурах15. Чтобы справиться с этим, настоящая работа направлена ​​​​на изучение влияния L-цистеина на повышение солеустойчивости растений льна.

Результаты, представленные в таблице 1, показали различную реакцию растений льна на разные концентрации засоления NaCl. Соленость NaCl при концентрации 50 мМ значительно (P <0,05) уменьшала длину побегов, а также массу свежих и сухих побегов и корней на растение, но не влияла на длину корней. Снижение возрастало с увеличением концентрации солености. Результаты показали, что NaCl в концентрации 100 мМ уменьшал длину побегов, длину корней, а также массу свежих и сухих побегов и корней на одно растение на 51,20, 46,84, 56,13, 54,10, 81,67 и 62,50% соответственно по сравнению с контрольными значениями. С другой стороны, внекорневая подкормка цистеина (0,8 и 1,6 мМ) значительно повышала показатели вегетативного роста растений льна в нормальных условиях и при солевом орошении.