Superoksid-dismutaze krompira (Solanum tuberosum L.): karakterizacija izoformi i ekspresija u uslovima visokih temperatura
Superoxide dismutases in potato (Solanum tuberosum L.): characterisation of isoforms and expression under high temperature
Apstrakt:
Krompir (Solanum tuberosum L.) je među najznačajnijim poljoprivrednim usevima i veoma je osetljiv na visoke temperature. Kao posledica toplotnog stresa dolazi do disbalansa u produkciji i eliminaciji reaktivnih vrsta kiseonika (ROS) u biljnim ćelijama, odnosno pojave sekundarnog, oksidativnog stresa. Superoksid-dismutaze (SOD) su važni antioksidativni enzimi uključeni u odbranu biljnih ćelija od ROS, a koji do sada nisu detaljno izučeni kod krompira. Rezultati ovog rada su pokazali da SOD genska familija krompira obuhvata osam gena (StCuZnSOD1-3, StMnSOD i StFeSOD1-4), čiji su promotorski regioni i egzon-intron struktura transkripata ispitani in silico. In silico analiza je obuhvatila i fizičko-hemijsku karakterizaciju StSOD proteina, identifikaciju SOD domena, procenu prisustva N-terminalnog signala u peptidima, predikciju subćelijske lokalizacije i tercijarne strukture StSOD, a utvrđeni su i filogenetski odnosi između StSOD i SOD drugih biljnih vrsta. Ekspresija StSOD ispitivana je kod komercijalnih sorti krompira gajenih in vitro tokom različitih temperaturnih tretmana. Pokazano je da su svih osam StSOD gena funkcionalni, kao i da su šest gena visoko eksprimirani. Temperatura od 29 °C je najviše indukovala StSOD ekspresiju. Takođe, kod ex vitro gajenih biljaka ustanovljena je povećana ekspresija StSOD u uslovima toplotnog stresa (30/20°C, dan/noć), i to uglavnom nakon 7. dana tretmana. Zapaženo je da toplotni stres indukuje ekspresiju gena za hloroplastne StSOD (StCuZnSOD2, StFeSOD2 i StFeSOD3) u listovima, citosolne (StCuZnSOD1) i mitohondrijalne (StMnSOD) StSOD u stolonima, dok na ekspresiju StSOD u drugim organima nije imao značajnijeg uticaja. Dati rezultati ukazuju da StSOD imaju važnu ulogu u antioksidativnoj zaštiti ćelija listova i stolona krompira u uslovima visokih temperatura.
Ključne reči:
krompir; Solanum tuberosum L.; superoksid-dismutaze; toplotni stres; oksidativni stres; antioksidativni enzimiIzvor:
Faculty of Biology, University of Belgrade, 2023, 1-114Finansiranje / projekti:
- Ministarstvo nauke, tehnološkog razvoja i inovacija Republike Srbije, institucionalno finansiranje - 200007 (Univerzitet u Beogradu, Institut za biološka istraživanja 'Siniša Stanković') (RS-MESTD-inst-2020-200007)