Other language title :
استفاده از ال-آرژنين به منظور كاهش آسيب هاي اكسيداتيو در گياهچه هاي گلرنگ تحت سطوح سمي سرب
Title of article :
Priming with L-arginine reduces oxidative damages in Carthamus tinctorius seedlings under the toxic levels of lead
Author/Authors :
Nasibi, Fatemeh Department of Biology - Shahid Bahonar University of Kerman - Kerman, Iran , Khodashenas, Mansooreh Agricultural and Natural Resources Research and Education Center - Kerman, Iran , Nasibi, Nahid Department of Biotechnology - Institute of Environmental Sciences - Graduate University of Advanced Technology - Kerman, Iran
Abstract :
Lead (Pb) stress adversely affects plant nutrient homeostasis and metabolism when present at an elevated concentrations in the surrounding media. In this research, the effects of 1mM Pb(NO3)2 on 14-day-old Carthamus tinctorius seedlings pretreated with arginine (Arg) as nitric oxide (NO) precursor, methylene blue (MB), a nitric oxide scavenger and Nω-nitro-L-Arg-methyl ester (LNAME) and a nitric oxide biosynthetic inhibitor, were investigated in the greenhouse of the Department of Biology, Shahid Bahonar University of Kerman, Iran. Pb exposure caused oxidative stress, reduced root and shoot growth and elevated malondialdehyde (MDA) content of the seedlings. Pb stress also increased the ascorbate peroxidase activity while decreasing the activity of the catalase (CAT) enzyme. Arg pretreatment decreased the harmful effects of Pb stress by increasing the root and shoot length and reducing the MDA content. Additionally, Pb-induced reduction of CAT enzyme activity in roots was reversed by the Arg pretreatment of the plants. In many characteristics which we measured, the effects of Arg pretreatment on alleviation of Pb-induced oxidative stress were reversed by LNAME and methylene blue pretreatments. Therefore, it seems that Arg induces a positive effect through NO production. Data showed that in the presence of Arg, the uptake and translocation of Pb declined and the application of Arg with LNAME or MB reversed these positive effects of Arg. It seems that Arg can alleviate lead toxicity in plants through the prevention of Pb uptake and promoting the direct scavenging of reactive oxygen species or activating antioxidant enzymes. Also, results from the use of LNAME and MB indicated that the positive effect of Arg is probably related to its role in NO production.
Farsi abstract :
تنش سرب هنگامي كه با غلظت بالا در محيط اطراف وجود دارد، بر هموستاز و متابوليسم مواد مغذي گياه تأثير منفي مي گذارد. در اين تحقيق اثر تيمار نيترات سرب با غلظت 1 ميلي مولار بر گياهچه هاي 14 روزه گلرنگ، پيش تيمار شده با آرژنين به عنوان پيش ساز نيتريك اكسايد، متيلن بلو (MB)، جاروبگر نيتريك اكسايد، و ان- نيترو- ال آرژنين متيل استر(LNAME) ، ممانعت كننده بيوسنتز نيتريك اكسايد، در گلخانه گروه زيست شناسي دانشگاه شهيد باهنر كرمان مورد مطالعه قرار گرفت. تيمار سرب موجب ايجاد تنش اكسيداتيو، كاهش رشد ريشه و ساقه و افزايش محتواي مالون دي آلدئيد (MDA) در گياهچه ها شد. تنش سرب همچنين فعاليت آنزيم آسكوربات پراكسيداز را افزايش و فعاليت آنزيم كاتالاز (CAT) را كاهش داد. پيش تيمار آرژنين با افزايش طول ريشه و ساقه و كاهش محتواي MDA موجب كاهش اثرات زيانبار تنش سرب شد. علاوه بر اين، پيش تيمار آرژنين اثر سرب بر فعاليت آنزيم CAT در ريشه گياهان را بهبود بخشيد. در بسياري از متغيرهاي مورد اندازه گيري، MB و LNAME اثر تعديلي پيش تيمار آرژنين را خنثي كردند. بنابراين، به نظر مي رسد آرژنين از طريق توليد نيتزيك اكسايد موجب بروز اثرات مثبت در گياهچه ها شده است. تجزيه داده ها نشان داد كه در حضور آرژنين، جذب و انتقال سرب كاهش يافته و كاربرد آرژنين با LNAME يا MB اين اثرات مثبت آرژنين را خنثي مي كند. به نظر مي رسد كه استفاده از آرژنين مي تواند از طريق جلوگيري از جذب سرب و مهار مستقيم گونه هاي فعال اكسيژن يا فعال سازي آنزيم هاي آنتي اكسيدان، سميت سرب را كاهش دهد. از طرف ديگر نتايج مربوط به استفاده از LNAME و MB نشان داد كه اثر مثبت آرژنين احتمالا به دليل توانايي آرژنين در توليد نيتريك اكسايد است.
Keywords :
Antioxidant enzymes , Heavy metals , Methylene blue , Nitric oxide , Safflower , Translocation Factor
Journal title :
Journal of Plant Physiology and Breeding