Ukrainian
Albanian
Arabic
Armenian
Azerbaijani
Belarusian
Bengali
Bosnian
Catalan
Czech
Danish
Deutsch
Dutch
English
Estonian
Finnish
Français
Greek
Haitian Creole
Hebrew
Hindi
Hungarian
Icelandic
Indonesian
Irish
Italian
Japanese
Korean
Latvian
Lithuanian
Macedonian
Mongolian
Norwegian
Persian
Polish
Portuguese
Romanian
Russian
Serbian
Slovak
Slovenian
Spanish
Swahili
Swedish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
Български
中文(简体)
中文(繁體)
Environmental Science and Pollution Research 2020-Jul

Effects of ethylene biosynthesis and signaling on oxidative stress and antioxidant defense system in Nelumbo nucifera G. under cadmium exposure

Тільки зареєстровані користувачі можуть перекладати статті
Увійти Зареєструватися
Посилання зберігається в буфері обміну
Yanjie Wang
Man Yuan
Zexin Li
Yeqing Niu
Qijiang Jin
Bin Zhu
Yingchun Xu

Ключові слова

Анотація

Water contamination with cadmium (Cd) is a global environmental problem and its remediation becomes urgent. Phytoremediation using ornamental plants has attracted much attention for its advantages of cost-effectiveness and beautification of the environment. Nelumbo nucifera G. is a popular ornamental aquatic macrophyte with fast growth, large biomass, and high capacities for Cd accumulation and removal. However, information about Cd resistance and defense responses in N. nucifera is rather scarce, which restricts its large-scale utilization for phytoremediation. The phytohormone ethylene plays an important role in plant resistance to Cd stress, but the underlying mechanism remains unclear. In this study, we investigated morphophysiological responses of N. nucifera seedlings to Cd stress, and focused on the effects of ethylene on oxidative damage, Cd accumulation, and antioxidant defense system at the metabolic and transcript levels in leaves under Cd stress. Our results showed that Cd exposure led to leaf chlorosis and necrosis, coupled with an increase in contents of hydrogen peroxide, electrolyte leakage, and malondialdehyde, and decrease in chlorophyll content. Exogenous ethylene precursor 1-aminocyclopropane-1-carboxylic acid (ACC) application intensified Cd-induced stress responses and Cd accumulation, and increased ethylene production by inducing ACC synthase (ACS) gene NnACS. Such enhanced ethylene emission inhibited catalase (CAT), ascorbate peroxidase (APX), and glutathione reductase (GR) activities, and modulated ascorbate (AsA) and glutathione (GSH) accumulation through transcriptional regulation of their respective metabolic genes. After ethylene action inhibitor silver thiosulfate (STS) supplementation, Cd-induced oxidative damage was abolished, and Cd content declined but still at a relatively high level. Blocking of ethylene perception by STS inhibited ethylene biosynthesis; enhanced CAT, APX, and GR activities and their transcript levels; increased AsA accumulation via inducing its biosynthetic genes; but reduced GSH content and NnGSH2 expression level. These results suggest that ethylene biosynthesis and signaling play an important role in N. nucifera response to Cd stress, and maintaining appropriate ethylene level and low ethylene sensitivity could improve its Cd tolerance via efficient antioxidant defenses.

Keywords: Aquatic macrophyte; Gene expression; Heavy metal; Oxidative challenge; Phytohormone; Phytoremediation.

Приєднуйтесь до нашої
сторінки у Facebook

Найповніша база даних про лікарські трави, підкріплена наукою

  • Працює 55 мовами
  • Лікування травами за підтримки науки
  • Розпізнавання трав за зображенням
  • Інтерактивна GPS-карта - позначайте трави на місці (скоро)
  • Читайте наукові публікації, пов’язані з вашим пошуком
  • Шукайте лікарські трави за їх впливом
  • Організуйте свої інтереси та будьте в курсі новинних досліджень, клінічних випробувань та патентів

Введіть симптом або хворобу та прочитайте про трави, які можуть допомогти, наберіть траву та ознайомтесь із захворюваннями та симптомами, проти яких вона застосовується.
* Вся інформація базується на опублікованих наукових дослідженнях

Google Play badgeApp Store badge