Varietal features of lectin activity of soft winter wheat (Triticum aestivum L.) at the early stages of ontogenesis

Л. В. Чеботарьова

Abstract


Purpose. To study the dynamics of soft winter wheat lectin activity in caryopsis and at the early stages of ontogenesis of varieties developed by Poltava State Agrarian Academy as well as investigate varietal differences depending on dynamic pH medium.

Methods. Laboratory analysis, method of hema­gglutination reaction, analytical approach, statistical evaluation.

Results. A change in lectin activity was determined in samples of 14 soft winter wheat varieties in caryopsis and at the early stages of ontogenesis (on the third, seventh, tenth and twelfth day of seedlings emergence). High lectin activity was observed in samples of seven and ten days seedlings. This could be evidence of active participation of proteins in physio­logical and biochemical processes at the time of emerging wheat tillering node that can be important in forming adaptive reactions to stress. Wheat lectin activity variation for рН ranging between 4,0 and 8,0 that depended on a variety was defined for the first time.

Conclusions. According to hema­gglutination ability of wheat lectins, all varieties were divided into three groups: of high ability – 4 varieties, middle – 9 varieties, low – 1 variety. Varietal variability for the investigated trait can be used in breeding programs as marker trait. In most varieties variation of hemagglutination was observed at dilutions ranging between 1:2 and 1:256. Availability of two lectin agglutination peaks in acidic and alkaline media for seedlings was fixed.


Keywords


soft winter wheat seedlings; lectins; lectin activity; hemagglutination; varietal variability

References


Antoniuk, V. O. (2005). Lektyny ta yikh syrovynni dzherela [Lectins and their raw material sources]. Lviv: Kvart. [in Ukrainian]

Lutsik, M. D., Panasyuk, E. N., & Lutsik, A. D. (1981). Lektiny [Lectins]. Lvov: Vyshcha shkola. [in Russian]

Shakirova, F. M. (2001). Nespetsificheskaya ustoychivost rasteniy k stressovym faktoram i ee regulyatsiya [Nonspecific plant resistance to stress factors and its regulation]. Ufa: Gilem. [in Russian]

Van Damme, E. J. M., Nausicaa, L., & Peumans, W. J. (2008). Plant Lectins. In J. C. Kader, & M. Delseny (Eds.) Advances in botanical research (vol. 48, pp. 107–209). San Diego: Elsevier Ltd.

Markov, E. Yu., & Khavkin, E. E. (1983). Plant lectins: expected functions. Fiziologiya rasteniy [Plant Physiology], 30(5), 852–867. [in Russian]

Yamaleeva, A. A. (2001). Lektiny rasteniy i ikh biologicheskaya rol [Plant lectins and their biological role]. Ufa: Izd-vo Bashkirskogo universiteta. [in Russian]

Bezrukova, M. V., Kil’dibekova, A. R., Aval’baev, A. M. & Shakirova, F. M. (2004). Participation of wheat germ agglutinin in the regulation of cell fission of apical meristem of seedling roots. Tsitologiya [Cytology], 46(1), 35–38. [in Russian]

Singh, P. S., Bhaglal, P., & Bhullar, S. S. (2000). Wheat germ agglutinin (WGA) gene expression and ABA accumulation in the developing embryos of wheat (Triticum aestivum) in res­pon­se to drought. Plant Growth Regulation, 30, 145–150. doi: 10.1023/A:1006317302405

Khanadeeva, M. A., Starichkova, N. I., Soboleva, E. F., Evseeva, N. V., & Antonyuk, L. P. (2015). Creation of a collection of wheat varieties based on the “lectin content in the seeds” trait. In Fundamental’nye i prikladnye aspekty biotekhnologii: materialy Vserosiyskoy nauchno-prakticheskoy konferentsii [Fundamental and practical aspects of biotechnology: materials of All-Russian scientific and practical conference] (pp. 334–340). June 25–27, 2015, Irkutsk, Russia. [in Russian]

Kirichenko, E. V., Zheymoda, A. V., & Kots, S. Ya. (2005). The influence of plant-bacterial composition on spring wheat productivity. Agrokhimiya [Agrochemistry], 10, 41–47. [in Russian]

Rapava, E. A., Akhalkatsi, R. G., Kekenadze, L. V., Balavadze, M. V., & Aleksidze, N. G. (1988). Ploidy of different wheat species and lectin activity of their seed protein. Soobshcheniya Akademii nauk Gruzinskoy SSR [Bulletin of the Academy of Sciences of the Georgian SSR], 129(1), 161–163. [in Russian]

Starichkova, N. I., Nadkernichnaya, E. V., Krapitvina, L. I., Bezverkhova, N. V., & Antonyuk, L. P. (2010). Appraisal of pro­mising spring wheat varieties according to the lectin content. Izvestiya Saratovskogo universiteta. Seriya: Khimiya, biologiya, ekologiya [Izvestiya of Saratov University. Series: Chemistry. Biology. Ecology], 10(1), 35–40. [in Russian]

Tishchenko, V. N., & Chekalin, N. M. (2005). Geneticheskie osnovy adaptivnoy selektsii ozimoy pshenitsy v zone Lesostepi [Genetic Basis of Winter Wheat Adaptive Breeding in the Forest-Steppe Zone]. Poltava: RVV Poltavskoi derzhavnoi ahrarnoi akademii. [in Ukrainian]

Chebotarova, L. V. (2013). Methodological aspects of the extraction and activity determination of winter wheat (Triticum aestivum L.) lectins. Visnyk Zhytomyrskoho natsionalnoho ahroekolohichnoho universytetu [Bulletin of Zhytomyr National Agroecological University], 1(2), 211–219. [in Ukrainian]

Pospelov, S. V., & Samorodov, V. M. (1995). Carbohydrate specificity of lectins and impovements of methods for its defining. Naukovi pratsi Poltavskoho silskohospodarskoho instytutu [Scientific works of Poltava Agricultural Institute], 17, 184–188. [in Ukrainian]

Dospekhov, B. A. (1985). Metodika polevogo opyta (s osnovami statisticheskoy obrabotki rezul’tatov issledovaniy) [Methods of field experiment (with the basics of statistical processing of research results)]. (5nd ed., rev.). Moscow: Agropromizdat. [in Russian]

Kyrychenko, O. V., & Tyshchenko, O. M. (2005). Effect of exogenous specific lectin on lectin activity in wheat seedlings and leaves. Ukrainskyi biokhimichnyi zhurnal [The Ukrainian Biochemical Journal], 77(4), 133–137. [in Ukrainian]

Komarova, E. N., Vyskrebentseva, E. I., & Trunova, T. I. (2003). Activity of lectin-like proteins of the cell walls and the outer organelle membranes and their relationship to endogenous ligands in seedlings of winter wheat in case of cold adaptation. Fiziologiya rasteniy [Plant Physiology], 50(4), 511–516. [in Russian]

Quatrano, R. S., Hopkins, R., & Raikhel, N. V. (1983). Control of the synthesis and localization of wheat germ agglutinin during embryogenesis. In I. J. Goldstein, & M. E. Etzler (Eds.), Chemical Taxonomy, modecular biology, and function of plant lectins (pp. 117–130). New York: Alan R. Liss.


GOST Style Citations


Антонюк В. О. Лектини та їх сировинні джерела / В. О. Антонюк. – Львів : ПП «Кварт», 2005. – С. 108–124.

Луцик М. Д. Лектины / М. Д. Луцик, Е. Н. Панасюк, А. Д. Луцик. – Львов : Вища школа, 1981. – 156 с.

Шакирова Ф. М. Неспецифическая устойчивость растений к стрессовым факторам и ее регуляция / Ф. М. Шакирова. – Уфа : Гилем, 2001. – 160 с.

Van Damme E. J. M. Plant Lectins / E. J. M. Van Damme, L. Nausicaa, W. J. Peumans // Advances in botanical research / J. C. Kader, M. Delseny (eds). – San Diego : Elsevier LTD, 2008. – Vol. 48. – P. 107–209.

Марков Е. Ю. Лектины растений: предполагаемые функции / Е. Ю. Марков, Э. Е. Хавкин // Физиология растений. – 1983. – Т. 30, № 5. – С. 852–867.

Ямалеева А. А. Лектины растений и их биологическая роль / А. А. Ямалеева. – Уфа : Изд-во Башкирского ун-та, 2001. – 204 с.

Участие агглютинина зародыша пшеницы в регуляции деления клеток апикальной меристемы корней проростков / М. В. Безрукова, А. Р. Кильдибекова, А. М. Авальбаев, Ф. М. Шакирова // Цитология. – 2004. – Т. 46, № 1. – С. 35–38.

Singh P. S. Wheat germ agglutinin (WGA) gene expression and ABA accumulation in the developing embryos of wheat (Triticum aestivum) in response to drought / P. S. Singh, P. Bhaglal, S. S. Bhullar // Plant Growth Regulation. – 2000. – Vol. 30. – P. 145–150. doi: 10.1023/A:1006317302405

Создание коллекции сортов пшеницы по признаку «содержание лектина в семенах» / М. А. Ханадеева, Н. И. Старичкова, Е. Ф. Соболева [и др.] // Фундаментальные и прикладные аспекты биотехнологии: матер. Всерос. науч.-практ. конф. (г. Иркутск, 25–27 июня 2015 г.). – Иркутск : Изд-во ИРНИТУ, 2015. – С. 334–340.

Кириченко Е. В. Влияние растительно-бактериальной композиции на продуктивность яровой пшеницы / Е. В. Кириченко, А. В. Жеймода, С. Я. Коць // Агрохимия. – 2005. – № 10. – С. 41–47.

Плоидность разных видов пшеницы и лектиновая активность белков их семян / Э. А. Рапава, Р. Г. Ахалкаци, Л. В. Кекенадзе [и др.] // Сообщения Академии наук Грузинской ССР. – 1988. – Т. 129, № 1.– С. 161–163.

Оценка перспективных сортов яровой пшеницы по содержанию лектина / Н. И. Старичкова, Е. В. Надкерничная, Л. И. Крапитвина [и др.] // Известия Саратовского ун-та. Серия : Химия, биология, экология. – 2010. – Т. 10, Вып. 1. – С. 35–40.

Тищенко В. Н. Генетические основы адаптивной селекции озимой пшеницы в зоне Лесостепи / В. Н. Тищенко, Н. М. Чекалин. – Полтава : РВВ Полтавської держ. аграрної академії, 2005. – 271 с.

Чеботарьова Л. В. Методологічні аспекти виділення та визначення активності лектинів пшениці озимої (Triticum aesti­vum L.) / Л. В. Чеботарьова // Вісник ЖНАЕУ. – 2013. – Вип. 2, Т. 1. – С. 211–219.

Поспелов С. В. Углеводная специфичность лектинов и совершенствование методов ее определения / С. В. Поспелов, В. М. Самородов // Наук. праці Полтавського СГІ : зб. наук. пр. – Полтава : ПСГІ, 1995. – Т. 17. Продуктивність і якість сільськогосподарської продукції. – С. 184–188.

Доспехов Б. А. Методика полевого опыта (с основами статистической обработки результатов исследований) / Б. А. Доспехов. – 5-е изд., доп. и перераб. – М. : Агропромиздат, 1985. – 351 с.

Кириченко О. В. Вплив екзогенного специфічного лектину на лектинову активність у проростках та листках пшениці / О. В. Кириченко, О. М. Тищенко // Укр. біохім. журнал. – 2005. – Т. 77, № 4. – С. 133–137.

Комарова Э. Н. Активность лектиноподобных белков клеточных стенок и внешних мембран органелл и их связь с эндогенными лигандами в проростках озимой пшеницы при холодовой адаптации / Э. Н. Комарова, Э. И. Выскребенцева, Т. И. Трунова // Физиология растений. – 2003. – Т. 50, № 4. – С. 511–516.

Quatrano R. S. Control of the synthesis and localization of wheat germ agglutinin during embryogenesis / R. S. Quatrano, R. Hopkins, N. V. Raikhel // Chemical Taxonomy, molecular biology, and function of plant lectins / I. J. Goldstein, M. E. Etzler (eds). – New York :Alan R. Liss, 1983.– Р. 117–130.





DOI: https://doi.org/10.21498/2518-1017.4(33).2016.88689

Refbacks

  • There are currently no refbacks.




Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International License.

Flag Counter