ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЛИЯНИЯ ВОЛЬФРАМА И МОЛИБДЕНА НА ВСХОЖЕСТЬ СЕМЯН И ЭФФЕКТ ЭКЗОГЕННОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ ДАННЫХ МЕТАЛЛОВ НА РАЗВИТИЕ ВИРУСНОГО ИНФИЦИРОВАНИЯ В РАСТЕНИЯХ
DOI:
https://doi.org/10.26577/eb.2024.v98.i1.06Аннотация
Молибен является ключевым микроэлементом в жизни растений, поскольку необходим для их нормального роста и развития. Его нехватка приводит к деформации и увяданию листьев и некрозу меристемы. Основной биохимическим свойством молибдена является способность менять свою валентность от четырех до шести и принимать участие в комплексообразованиях. Антагонистом молибдена является вольфрам, поскольку последний имеет схожее биохимическое строение. Вольфрам может замещать молибден в молибдоферментах, делая их неактивными. Данное свойство вольфрама позволяет подробно изучить структуры и функции молибдоферментов. Как все тяжелые металлы, он обладает токсичным действием на растения. На территории Республики Казахстан почвы страдают нехваткой молибдена, что делает растения наиболее чувствительными к абиотическим и биотическим стрессам. В связи с данным фактом в нашей экспериментальной работе изучено экзогенное влияние вольфрама и молибдена на развитие вирусной инфекции растениях N. Benthamiana относящееся к семейству пасленовых. Результаты исследования этой экспериментальной работы могут быть интерпретированы и воспроизведены для экономически значимых сельскохозяйственных культур, таких как перец, картофель, баклажаны и помидоры.
Библиографические ссылки
Evans Harold J. Role of molybdenum in plant nutrition // Soil Sci. – 1956. - Vol. 81, No 3. – P. 199-208.
Arnon D. I. and Stout P. R. Molybdenum as an essential element for higher plants // Plant Physiol. – 1939. - Vol. 14, No 3. – P. 599-602. doi: https://doi.org/10.1104/pp.14.3.599
Burgmayer S. J. N. and Stiefel E. I. Molybdenum enzymes, cofactors, and systems: the chemical uniqueness of molybdenum // J. Chem. Educ. – 1985. – Vol. 62, No 11. – P. 943-953.
Schwarz G., Mendel R. R., and Ribbe M. W. Molybdenum cofactors, enzymes and pathways // Nature. – 2009. – Vol. 460, No 7257. – P. 839-847. https://doi.org/10.1038/nature08302
Walker-Simmons M., Kudrna D. A. and Warner, R. L. Reduced accumulation of ABA during water stress in a molybdenum cofactor mutant of barley // Plant Physiol. – 1989. – Vol. 90, No 2. – P. 728-733. https://doi.org/10.1104/pp.90.2.728
Zimmer W. and Mendel R. Molybdenum metabolism in plants // Plant boil. – 1999. – Vol.1, No 02. – P. 160-168. DOI: 10.1055/s-2007-978502
Mendel R. R. and Schwarz G. Molybdenum cofactor biosynthesis in plants and humans // Coord. Chem. Rev. – 2011. – Vol. 255, No 9-10. – P. 1145-1158. https://doi.org/10.1016/j.ccr.2011.01.054
Hille R. Molybdenum and tungsten in biology // Trends Biochem. Sci. – 2002. – Vol. 27, No 7. – P. 360-367.
Strigul N., Galdun C., Vaccari, et al. Influence of speciation on tungsten toxicity // Desalination. – 2009. – Vol. 248, No 1-3. – P. 869-879. https://doi.org/10.1016/j.desal.2009.01.016
Adamakis I. S., Panteris. E and Eleftheriou E. P. Tungsten Toxicity in Plants // Plants. – 2012. – Vol. 1, No 2. – P. 82-99. doi:10.3390/plants1020082
Битюцкий Н.П. Микроэлементы высших растений. Санкт- Петербург: Санкт-Петербургский государственный университет. 2020.
Broadley M., Brown P., Cakmak I., Rengel Z., and Zhao F. Function of Nutrients. Marschner’s Mineral Nutrition of Higher Plants. London: Academic Press, 2012. doi:10.1016/b978-0-12-384905-2.00007-8
Прищепчик Ю.В, Аверина Н.Г. Влияние биопрайминга семян льна 5-аминолевулиновой кислотой на энергию прорастания и всхожесть. Молекулярные, мембранные и клеточные основы функционирования биосистем: материалы Международной научной конференции и Двенадцатого съезда Белорусского общественного объединения фотобиологов и биофизиков. Минск. 2016: с. 76 - 79.
Prashar N., Bakshi M., Shilpa C., et al. Role of micro-nutrients in fruit production: A review // Pharm. Innov. J. – 2022. – Vol. 11, No 6. – P. 1158-1164.
Shalakhmetova G.A., Nayekova S., Sagi M., et al. The effect of pre-sowing saturation with molybdenum and presence of nitrate on the allantois content in sprouted wheat grain // Int. J. Biol. Chem. – 2018. – Vol. 11, No 1. – P. 41-48. https://doi.org/10.26577/ijbch-2018-1-312
Chamizo-Ampudia A., Sanz-Luque E., Llamas A., et al. Nitrate reductase regulates plant nitric oxide homeostasis // Trends Plant Sci. – 2017. – Vol. 22, No 2. – P. 163-174. https://doi.org/10.1016/j.tplants.2016.12.001
Rana M.S., Bhantana P., Sun X., et al. Molybdenum as an Essential Element for Crops: An Overview // Biomed. J. Sci. Tech. Res. – 2020. – Vol. 24, No 5. – P. 18535–18547. DOI: 10.26717/BJSTR.2020.24.004104
Tokasheva, D. S., Nurbekova, Z. A., et al. Molybdoenzyme Participation in Plant Biochemical Processes // Eurasian J. Appl. Biotech. – 2021. – Vol. 1.
Kundu, T. K., Velayutham, M. and Zweier, J. L. Aldehyde oxidase functions as a superoxide generating NADH oxidase: an important redox regulated pathway of cellular oxygen radical formation // Biochemistry. – 2012. – Vol. 51, No 13. – P. 2930-2939. https://doi.org/10.1021/bi3000879
Yergaliyev T.M., Nurbekova Z., Mukiyanova G., et al. The involvement of ROS producing aldehyde oxidase in plant response to Tombus virus infection // Plant Physiol. Biochem. – 2016. – Vol. 109. – P. 36–44. https://doi.org/10.1016/j.plaphy.2016.09.001
Kuźniak E. and Urbanek H. The involvement of hydrogen peroxide in plant responses to stresses // Acta Physiol. Plant. – 2000. – Vol. 22, No 2. – P. 195-203. doi:10.1007/s11738-000-0076-4
Batyrshina Z., Yergaliyev T. M., Nurbekova Zh., et al. Differential influence of molybdenum and tungsten on the growth of barley seedlings and the activity of aldehyde oxidase under salinity // J. plant phys. – 2018. – Vol. 228. – P. 189-196. https://doi.org/10.1016/j.jplph.2018.06.009
Dildabek A., Ilyasova B., Stamgaliyeva Z., Kassenova S., Zhangazin S., Massalimov Z., & Akbassova A. Crosstolerant Effect of Salt Priming and Viral Infection on Nicotiana benthamiana // Eurasian J. Appl. Biotech. – 2020. – Vol. 1.
Sagi M., Omarov R.T., Lips S.H. The Mo-hydroxylases xanthine dehydrogenase and aldehyde oxidase in ryegrass as affected by nitrogen and salinity // Plant Sci. – 1998. – Vol. 135, No 2. – P. 125–135. https://doi.org/10.1016/S0168-9452(98)00075-2
Arndt C., Koristka S., Bartsch H., Bachmann M. Native Polyacrylamide Gels. Protein Electrophoresis. Methods in Molecular Biology. Totowa, New Jersey: Humana Press, Volume 869. 2012. https://doi.org/10.1007/978-1-61779-821-4_5
Dildabek A. B., Stamgaliyeva Z. B., Ilyasova B. B., et al. Superinoculation of Nicotiana benthamiana Promotes the Development of Immunity to Tomato Bushy Stunt Virus // Russ. J. Pl. Phys. – 2021. – Vol. 68. – P. 883-889.
Zdunek-Zastocka E., Omarov R. T., Koshiba T., & Lips H. S. Activity and protein level of AO isoforms in pea plants (Pisum sativum L.) during vegetative development and in response to stress conditions // J. exper. Bot. – 2004. – Vol. 55, No 401. – P. 1361-1369.
Babenko O. N., Brychkova G., Sagi M., and Alikulov Z. A. Molybdenum application enhances adaptation of crested wheatgrass to salinity stress // Acta physiol. Plant. – 2015. – Vol. 37. – P. 1-13. https://doi.org/10.1007/s11738-014-1757-8
Babenko O. and Alikulov Z. Effect of pre-sowing seed priming with molybdate tungstate on the seed germination and growth of crops plant // In Proc. Mod. Sci. Probl. Perspect. Intern. Conf., USA – 2013. – Vol. 4. – P. 48-51.
Aslam M. T., Chattha M. U., Khan I., et al. Scope of Seed Priming in Inducing Biofortification in Plants // In Mineral Biofortification in Crop Plants for Ensuring Food Security. Singapore: Springer Nature Singapore, 2023: pages 233-259. https://doi.org/10.1007/978-981-99-4090-5_11
Yamamura Y. and Scholthof H. B. Tomato bushy stunt virus: a resilient model system to study virus–plant interactions // Mol. plant path. – 2005. – Vol. 6, No 5. – P. 491-502. https://doi.org/10.1111/j.1364-3703.2005.00301.x
Park J. H. and Han H. J. Effect of tungsten-resistant bacteria on uptake of tungsten by lettuce and tungsten speciation in plants // J. hazard. Mat. – 2019. – Vol. 379. – P. 120825.
Consentino B.B., Ciriello M., Sabatino L., et al. Current Acquaintance on Agronomic Biofortification to Modulate the Yield and Functional Value of Vegetable Crops: A Review // Horticulturae – 2023. – Vol. 9, No 2. – P. 219. https://doi.org/10.3390/horticulturae9020219
Zhou J., Sun X., Chen C. and Chen J. The Effect of Molybdenum Fertilizer on the Growth of Grass–Legume Mixtures Related to Symbiotic Rhizobium // Agronomy – 2023. – Vol. 13, No 2. – P. 495. https://doi.org/10.3390/agronomy13020495
Modrow S., Falke D., Truyen U., and Schätzl H. Viruses: definition, structure, classification // Mol. Vir. – 2013. – Vol. 17. https://doi.org/10.1007/978-3-642-20718-1_2
Suleimenova Z. Z., Kutzhanova A. A., Yergaliyev T. M., Batyrshina Z. S., & Omarov, R. T. The development of express method for detection viral diseases in plants // Bull. L.N. Gumilyov Eurasian Nat. Uni. Biosci. Ser. – 2018. – Vol. 3, No 124. – P. 65-69. DOI: 10.32523/2616-7034-2018-124-3-65-69
Kirgizova, I. V., Zhangazin, S. B. and Yergaliyev, T. M. Tomato bushy dwarfism virus // Plant Prot. Quarant. – 2017. – Vol. 9. – P. 46-47.
Moussa M. G., Sun X., Ismael M. A., et al. Molybdenum-induced effects on grain yield, macro–micro-nutrient uptake, and allocation in Mo-inefficient winter wheat // J. Plant Growth Regul. – 2022. – Vol. 41, No 4. – P. 1516-1531. https://doi.org/10.1007/s00344-021-10397-0
Alsherif E. A., Hajjar D. and Abd Elgawad H. Future Climate CO2 Reduces the Tungsten Effect in Rye Plants: A Growth and Biochemical Study // Plants. – 2023. – Vol. 12, No 10. – P. 1924. https://doi.org/10.3390/plants12101924
Adamakis I. D. S. and Eleftheriou E. P. Structural evidence of programmed cell death induction by tungsten in root tip cells of Pisum sativum // Plants. – 2019. – Vol. 8, No 3. – P. 62. https://doi.org/10.3390/plants8030062
Hui W., Hao Z., Hongyan T., et al. Heavy metal pollution characteristics and health risk evaluation of soil around a tungsten-molybdenum mine in Luoyang, China // Environ. Earth Sci. – 2021. – Vol. 80. – P. 1-12. https://doi.org/10.1007/s12665-021-09539-0
Shevchenko O.V., Kamzel O.A., Budzanivska I.G., et al. Heavy metal soil contamination delays the appearance of virus-induced symptoms on potato but favours virus accumulation // Arch. Phytopath. Plant Prot. – 2007. – Vol. 40, No 6. – P. 406-413. https://doi.org/10.1080/0323540042000203967
Jamal Q., Durani P., Khan K., et al. Heavy metals accumulation and their toxic effects // J. Bio-Mol. Sci. (JBMS) – 2013. – Vol. 1, No 1. – P. 27-36.
Ghoshroy S., Freedman K., Lartey R. and Citovsky, V. Inhibition of plant viral systemic infection by non-toxic concentrations of cadmium // The Plant J. – 1998. – Vol. 13, No 5. – P. 591-602. https://doi.org/10.1046/j.1365-313X.1998.00061.x.
Zhou Z., He H., Ma L., et al. Overexpression of a GmCnx1 gene enhanced activity of nitrate reductase and aldehyde oxidase, and boosted mosaic virus resistance in soybean // PLoS One – 2015. – Vol. 10, No 4. – P. e0124273. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0124273
Kundu T. K., Velayutham M. and Zweier J. L. Aldehyde oxidase functions as a superoxide generating NADH oxidase: an important redox regulated pathway of cellular oxygen radical formation // Biochemistry– 2012. – Vol. 51, No 13. – P. 2930-2939. https://doi.org/10.1021/bi3000879
