cyp11A1 canola plants under short time heat stress conditions

Abstract

In order to investigate the high temperature tolerance of spring canola plants (Brassica napus L.) constitutively expressing cyp11A1 gene which encodes bovine cytochrome P450SCC the growth features were analyzed under short time heat stress (42°C) in growth chamber. Earlier it was documented that results of the heat tolerance test positively correlated with improvement of high temperature resistance in field trial. Higher relative water content (by 13%) and superoxide dismutase (SOD) activity, lower electrolyte leakage (up 1.4-fold) and smaller increase in chlorophyll a and carotenoid contents in cyp11A1 canola leaves in comparison with wild-type plants under stress allowed to conclude cyp11A1 plants are more tolerant to high temperature than the control ones. We suppose that SOD activity increase which revealed in our transgenic canola in normal condition plays the defining role in the biochemical alterations in plant metabolism for the thermotolerance improvement. SOD activity increment could be caused by heterologous cytochrome P450SCC activity which resulted in the superoxide radical formation. Cyp11A1 canola plants might be resistant to the other stress conditions of different origin.

Для исследования устойчивости трансгенных растений ярового рапса (Brassica napus L.), конститутивно экспрессирующих ген cyp11A1, который кодирует цитохром P450SCC быка, к высоким температурам были проанализированы особенности роста в условиях кратковременного высокотемпературного стресса (42 ºС) в климакамере. Результаты этого теста положительно коррелируют с повышением толерантности к действию высоких температур в полевых испытаниях. Увеличение относительного содержания воды (на 13 %) и активности супероксиддисмутазы (СОД) пониженный выход электролитов (в 1,4 раза) и меньшее повышение содержания хлорофилла a и каротиноидов в листьях трансгенных растений по сравнению с растениями дикого типа в условиях высокотемпературного стресса позволяют сделать вывод о том, что термоустойчивость cyp11A1 растений рапса выше, чем контрольных. Увеличение активности СОД, обнаруженное в наших трансгенных растениях рапса в нормальных условиях, играет предположительно определяющую роль в биохимических изменениях растительного метаболизма, что приводит к возрастанию устойчивости к повышенным температурам. Возрастание активности СОД возможно за счет экспрессии гетероло-гического цитохрома P450SCC, которая приводит к образованию супероксид радикалов. Полученные растения могут быть устойчивы к другим стрессовым воздействиям различного происхождения.

Для вивчення стійкості трансгенних рослин ярого ріпаку (Brassica napus L.), які конститутивно експресують ген cyp11A1, що кодує цитохром P450SCC великої рогатої худоби, до дії високих температур проаналізовано особливості росту за умов коротко-тривалого високотемпературного стресу (42 ºС) вклімакамері. Результати цього тесту позитивно корелюють з підвищенням толерантності до дії високих температур в польових дослідах. На підставі збільшеного відносного вмісту води (на 13%) і підвищеної активності СОД, а також зменшеного виходу електролітів (в 1,4 раза) і меншого підвищення вмісту хлорофілу a і каротиноїдів в листках трансгенних рослин у порівнянні з рослинами дикого типу за умов стресу можна зробити висновок про підвищення термостійкості у рослин ріпаку з трансгеном cyp11A1 порівняно з контролем. Збільшення активності СОД в наших трансгенних рослинах ріпаку, виявлене за нормальних умов, відіграє визначальну роль у біохімічних змінах рослинного метаболізму, що спричиняє зростання стійкості до підвищених температур. Зростання активності СОД можливо за рахунок активності цитохрому P450SCC, в результаті якої відбувається утворення супероксид радикалів. Отримані рослини можуть бути стійкими до інших стресових впливів різного походження.