Effect of the desA gene encoding delta12 acyl-lipid desaturase on the chloroplast structure and tolerance to hypothermia of potato plants | Влияние гена desA delta12-ацил-липидной десатуразы на структуру хлоропластов и устойчивость к гипотермии растений картофеля

Effect of the desA gene encoding delta12 acyl-lipid desaturase on the chloroplast structure and tolerance to hypothermia of potato plants | Влияние гена desA delta12-ацил-липидной десатуразы на структуру хлоропластов и устойчивость к гипотермии растений картофеля

2011

Astakhova, N.V. | Demin, I. N. | Narajkina, N.V. | Trunova, T. I., Russian Academy of Sciences, Moscow (Russian Federation). The K.A. Timiryazev Institute of Plant Physiology

English. Effects of the desA gene from the cyanobacterium Synechocystis sp. encoding delta 12 acyl-lipid desaturase and increasing the level of unsaturated fatty acids (linoleic acid (18:2) primarily) in membrane lipids, which was inserted into potato (Solanum tuberosum L., cv. Desnitsa) plants, on chloroplast ultrastructure and plant tolerance to low temperatures were studied. The main attention was focused on modifications in the chloroplast structure and their possible relation to potato plant tolerance to oxidative and low-temperature stresses under the influence to their transformation with the delta 12 acyl-lipid desaturase gene from cyanobacterium (desA-licBM3-plants). Morphometric analysis showed that, in comparison with wild-type (WT) plants, in desA-licBM3-plants the number of grana in chloroplasts increased substantially. The total number of thylakoids in transformant chloroplasts was almost twice higher than in WT plants. The number of plastoglobules per chloroplast of transformed plants increased by 25%. A marked increase in the number of grana, total number of thylakoids, and the number of plastoglobules in chloroplasts of desA-licBM3-plants indicates their more intense lipid metabolism, as compared with WT plants, and this resulted in the conservation of some part of lipids in plastoglobules. In addition, the expression of heterological desA gene encoding delta 12 acyl-lipid desaturase positively influenced stabilization of not only structure but also functioning of chloroplast membranes, thus preventing a transfer of electrons from the ETR to oxygen and subsequent ROS generation at hypothermia. This was confirmed by the analysis of the rate of superoxide anion generation in tested genotypes

Show more [+]

Less [-]

Russian. Изучали влияние введенного гена desA А12-ацил-липидной десатуразы цианобактерии (Synechocystis sp.), повышающей количество ненасыщенных жирных кислот (прежде всего, уровень линолевой (18:2) кислоты) в мембранных липидах, на ультраструктурную организацию хлоропластов и устойчивость растений картофеля (Solatium tuberosum L.) к действию низких температур. Основное внимание было сосредоточено на происходящих в структуре хлоропластов модификациях й выявлении их связи с изменением устойчивости к окислительному и низкотемпературному стрессам растений картофеля сорта Десница, трансформированных геном desA A12-ацил-липидной десатуразы цианобактерии (desA-НсВМЗ-растения). Морфометрический анализ показал, что по сравнению с контролем у desA-ИсВМЗ-растений значительно увеличилось число гран в хлоропласте. Общее количество тилакоидов в хлоропласте трансформанта было почти в 2 раза выше, чем в контроле. Под влиянием трансформации число пластоглобул в одном хлоропласте возросло почти на четверть. Существенное увеличение количества гран и общего числа тилакоидов, а также пластоглобул в хлоропластах desA-licВМЗ-растений картофеля свидетельствует о более интенсивном, по сравнению с контролем, липидном метаболизме, что способствует консервации части липидного материала в виде пластоглобул. Кроме того, экспрессия гетерологичного гена desA А12-ацил-липидной десатуразы положительно сказывается на стабилизации не только структуры, но и функций мембран хлоропластов, тем самым предотвращая and quot;сброс and quot; электронов с электрон-транспортной цепи на кислород и последующее образование активных форм кислорода при гипотермии, что было подтверждено при анализе скорости генерации супероксид аниона у исследованных генотипов

Show more [+]

Less [-]

Bibliographic information

Физиология растений (Российская Федерация) | Russian Journal of Plant Physiology

Issue

1

ISSN

0015-3303

Other Subjects

Plante transgenique; Tolerance au froid; Oxidacion; Federacion de rusia; Tolerancia al frio; Federation de russie; Lipidos; Plantas transgenicas

Sub Title

Введение в геном гена, повышающего содержание линолевой кислоты в липидах мембран

Translated Title

Introduction into a genome of a gene, increasing linoleum acid content in membrane lipids