Zinc (Zn) deficiency differentially

Zinc (Zn) deficiency differentially affects redox homeostasis of rice genotypes contrasting in ascorbate level


Abstract

Zinc (Zn) deficiency is an important mineral disorder affecting rice production, and is associated with the formation of oxidative stress in plant tissue. In this study we investigated processes of oxidative stress formation as affected by ascorbate (AsA) in two pairs of contrasting rice genotypes: (i) two indica lines differing in field tolerance to Zn deficiency and AsA metabolism, i.e. RIL46 (tolerant) and IR74 (sensitive); (ii) the japonica wild-type Nipponbare (tolerant) and the AsA deficient TOS17 mutant line ND6172 (sensitive) having a 20–30% lower AsA level due to the knockout of an AsA biosynthetic gene (OsGME1). Plants were grown hydroponically under +Zn and −Zn conditions for 21 days and samples were investigated after 7, 14, and 21 days of treatment. Tissue Zn concentrations below 20 mg kg−1 in the −Zn treatment induced the formation of visible symptoms of Zn deficiency from day 14 in all genotypes, but especially in the sensitive IR74. Significant increases in lipid peroxidation were observed in the leaves of the sensitive genotypes IR74 and ND6172, and in the roots of IR74, but not in the tolerant genotypes. At day 21, the tolerant genotypes RIL46 and Nipponbare had significantly higher AsA levels in both shoots and roots compared to the sensitive lines. Consistently, higher levels of hydrogen peroxide formation in leaves and roots of the sensitive genotypes were detected using staining methods. Differences in foliar hydrogen peroxide formation between IR74 and RIL46 became apparent on day 7 and between ND6172 and Nipponbare on day 14. Similarly, genotypic differences in hydrogen peroxide formation in the roots were seen on day 21. In conclusion, our data demonstrate that Zn deficiency leads to a redox imbalance in roots and shoots prior to the occurrence of visible symptoms, and that the antioxidant AsA plays an important role in maintaining the redox homeostasis under Zn deficiency.

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

ขาดสังกะสี (Zn) มีผลต่อภาวะธำรงดุล redox ของข้าวห้องในระดับ ascorbate differentiallyบทคัดย่อZinc (Zn) deficiency is an important mineral disorder affecting rice production, and is associated with the formation of oxidative stress in plant tissue. In this study we investigated processes of oxidative stress formation as affected by ascorbate (AsA) in two pairs of contrasting rice genotypes: (i) two indica lines differing in field tolerance to Zn deficiency and AsA metabolism, i.e. RIL46 (tolerant) and IR74 (sensitive); (ii) the japonica wild-type Nipponbare (tolerant) and the AsA deficient TOS17 mutant line ND6172 (sensitive) having a 20–30% lower AsA level due to the knockout of an AsA biosynthetic gene (OsGME1). Plants were grown hydroponically under +Zn and −Zn conditions for 21 days and samples were investigated after 7, 14, and 21 days of treatment. Tissue Zn concentrations below 20 mg kg−1 in the −Zn treatment induced the formation of visible symptoms of Zn deficiency from day 14 in all genotypes, but especially in the sensitive IR74. Significant increases in lipid peroxidation were observed in the leaves of the sensitive genotypes IR74 and ND6172, and in the roots of IR74, but not in the tolerant genotypes. At day 21, the tolerant genotypes RIL46 and Nipponbare had significantly higher AsA levels in both shoots and roots compared to the sensitive lines. Consistently, higher levels of hydrogen peroxide formation in leaves and roots of the sensitive genotypes were detected using staining methods. Differences in foliar hydrogen peroxide formation between IR74 and RIL46 became apparent on day 7 and between ND6172 and Nipponbare on day 14. Similarly, genotypic differences in hydrogen peroxide formation in the roots were seen on day 21. In conclusion, our data demonstrate that Zn deficiency leads to a redox imbalance in roots and shoots prior to the occurrence of visible symptoms, and that the antioxidant AsA plays an important role in maintaining the redox homeostasis under Zn deficiency.

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

สังกะสี (Zn) แตกต่างกันมีผลต่อการขาดสมดุลปฏิกิริยาของยีนข้าวตัดกันในระดับ ascorbate บทคัดย่อสังกะสี (Zn) ขาดเป็นความผิดปกติของแร่ธาตุสำคัญที่มีผลต่อการผลิตข้าวและมีความเกี่ยวข้องกับการก่อตัวของความเครียดออกซิเดชันในเนื้อเยื่อพืช ในการศึกษานี้เราตรวจสอบกระบวนการของการก่อความเครียดออกซิเดชันเป็นผลกระทบจาก ascorbate (ASA) ในคู่ที่สองของตัดกันยีนข้าว (i) สองเส้น indica แตกต่างกันในความอดทนสนาม Zn ขาดและการเผาผลาญอาสาเช่น RIL46 (ใจกว้าง) และ IR74 ( ที่สำคัญ); (ii) ป่าชนิด japonica Nipponbare (ใจกว้าง) และ AsA ขาดสายกลายพันธุ์ TOS17 ND6172 (ที่สำคัญ) มี 20-30% ต่ำกว่าระดับ AsA เนื่องจากสิ่งที่น่าพิศวงของยีนสังเคราะห์อาสา (OsGME1) พืชที่ปลูกภายใต้ hydroponically + สังกะสีและเงื่อนไข -Zn 21 วันและตัวอย่างถูกตรวจสอบหลังจากที่ 7, 14, และ 21 วันของการรักษา เนื้อเยื่อความเข้มข้นของสังกะสีต่ำกว่า 20 มิลลิกรัมต่อกิโลกรัม-1 ในการรักษา -Zn เหนี่ยวนำให้เกิดการก่อตัวของอาการที่มองเห็นได้จากการขาดธาตุสังกะสีจาก 14 วันในทุกสายพันธุ์โดยเฉพาะอย่างยิ่งใน IR74 มีความละเอียดอ่อน การเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญในการเกิด lipid peroxidation พบในใบของยีนที่มีความสำคัญและ IR74 ND6172 และในรากของ IR74 แต่ไม่ได้อยู่ในยีนใจกว้าง ในวันที่ 21 ยีนใจกว้าง RIL46 Nipponbare และมีระดับที่สูงขึ้นอย่างมีนัยสำคัญใน AsA ต้นและรากทั้งเมื่อเทียบกับสายที่มีความสำคัญ อย่างต่อเนื่องในระดับที่สูงขึ้นของการสร้างไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ในใบและรากของยีนที่มีความสำคัญที่ตรวจพบโดยใช้วิธีการย้อมสี ความแตกต่างในการสร้างไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ระหว่างทางใบ IR74 และ RIL46 ก็เห็นได้ชัดในวันที่ 7 และระหว่าง ND6172 Nipponbare และในวันที่ 14 ในทำนองเดียวกันความแตกต่างทางพันธุกรรมในการสร้างไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ในรากได้เห็นในวันที่ 21 สรุปได้ว่าข้อมูลของเราแสดงให้เห็นว่าการขาดธาตุสังกะสี นำไปสู่ความไม่สมดุลอกซ์อยู่ในรากและยิงก่อนที่จะเกิดอาการที่มองเห็นได้และที่ AsA สารต้านอนุมูลอิสระที่มีบทบาทสำคัญในการรักษาสภาวะสมดุลอกซ์ภายใต้การขาดธาตุสังกะสี

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

สังกะสี ( Zn ) ที่แตกต่างกันมีผลต่อการรีดอกซ์ homeostasis ของข้าวพันธุ์ที่ตัดจากในระดับนามธรรม




ขาดสังกะสี ( Zn ) ที่สำคัญคือแร่โรคมีผลกระทบต่อการผลิตข้าว และมีความสัมพันธ์กับการเกิดภาวะเครียดออกซิเดชันในเนื้อเยื่อพืชในการศึกษานี้เราศึกษากระบวนการเกิดความเครียดออกซิเดชันที่เป็นผลจากการเปลี่ยนแปลง ( ASA ) ในข้าวพันธุ์ ตัดกันสองคู่ ( 3 ) สองเส้นต่างกันในด้านความอดทนขาดสังกะสีและการเผาผลาญอาสา ได้แก่ ril46 ( ใจกว้าง ) และ ir74 ( อ่อนไหว )( 2 ) การศึกษาของ nipponbare ( ใจกว้าง ) และอาสา tos17 กลายพันธุ์ขาดสาย nd6172 ( อ่อนไหว ) มี 20 – 30 % ระดับล่าง เนื่องจากน็อกอาสาอาสาร่วมของยีน ( osgme1 ) พืชที่ปลูก hydroponically ใต้สังกะสี สังกะสี สภาพ บริษัท เวสเทิร์น เป็นเวลา 21 วัน และทำการสอบสวน หลังจาก 7 , 14 และ 21 วันของการรักษาเนื้อสังกะสี มีค่าต่ำกว่า 20 มิลลิกรัมต่อกิโลกรัม−− 1 ในการก่อตัวของสังกะสีและอาการที่มองเห็นของสังกะสี ขาดจาก 14 วันทุกพันธุ์ แต่โดยเฉพาะอย่างยิ่งใน ir74 อ่อนไหว ที่สำคัญเพิ่ม lipid peroxidation พบว่าในใบของพันธุ์ และความ ir74 nd6172 และในรากของ ir74 แต่ไม่ใช่ในพันธุ์ใจกว้าง . ในวันที่ 21การใจกว้างพันธุ์และมี ril46 nipponbare สูงกว่าอาสาระดับทั้งยอดและรากเมื่อเทียบกับเส้นละเอียดอ่อน อย่างต่อเนื่อง ระดับที่สูงขึ้นของไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์สะสมในใบและรากของจีโนไทป์ อ่อนไหว ถูกตรวจพบใช้วิธีการย้อมสี .ความแตกต่างระหว่างการสร้างไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ และใบ ir74 ril46 กลายเป็นชัดเจนใน 7 วัน และระหว่าง nd6172 nipponbare และใน 14 วัน ในทํานองเดียวกัน ความแตกต่างทางพันธุกรรมในไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์สะสมในรากพบได้ในวันที่ 21 สรุป ข้อมูลแสดงให้เห็นว่าการขาดสังกะสีจะทำให้รีดอกซ์ความไม่สมดุลในรากและหน่อก่อนเกิดอาการที่มองเห็นได้และที่อาสาสารต้านอนุมูลอิสระมีบทบาทสำคัญในการรักษาสมดุลรีดอกซ์อีกด้วย
ภายใต้ความขาดแคลน