Responses of growth and antioxidant system to root-zone hypoxia stress in two Malus species

Abstract

Responses of growth and antioxidant system to root-zone hypoxia stress were comparatively studied in two Malus species (M. hupenensis and M. toringoides) differing in hypoxia tolerance. 50-day-old seedlings were hydroponically grown for 20 days in normoxic and hypoxic nutrient solutions. Hypoxia stress inhibited the growth of both species. Compared with M. hupenensis, M. toringoides was more responsive to hypoxia stress, resulting in larger decreases in leaf number, root length, plant height, and biomass production. The contents of superoxide radicals O 2 Á ð Þ and hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) significantly increased in roots of both species exposed to hypoxia stress, and resulted in lipid peroxidation, which was indicated by accumulated concentration of malonaldehyde (MDA). In addition, a significant increase in O 2 Á, H 2 O 2 and MDA contents was found in M. toringoides under hypoxia stress. In responses to hypoxia stress, peroxidse (POD), superoxide dismutase (SOD), catalase (CAT), ascorbate peroxidase (APX) and glutathione reductase (GR) activities increased during the early part of the hypoxia stress, but decreased in the late period; the activities of SOD, POD and APX were more increased in M. hupenensis than in M. toringoides. Ascorbic acid (AsA) and glutathione (GSH) accumulation was also higher in M. hupenensis than in M. toringoides in the early period under hypoxia stress. These results suggest that the hypoxia-tolerant M. hupenensis has a larger protective capacity against oxidative damage by maintaining higher induced activities of antioxidant system than the hypoxia-sensitive M. toringoides.

Respuesta de las plantas a estrés por inundación. Una revisión

“…Los antioxidantes enzimáticos son: la superóxido dismutasa (SOD), la ascorbato peroxidasa (APX), la catalasa (CAT) (Yin et al, 2010;Yordanova et al, 2004), la monodehidroascorbato reductasa (MDHAR), la dehidroascorbato reductasa (DHAR), la glutatión reductasa (GR) (Hossain et al, 2009;Ella et al, 2003) y la glutatión peroxidasa (GPX). Los antioxidantes no enzimáticos incluyen los carotenoides, el ascorbato (AsA) , el glutatión (GSH) (Bai et al, 2010), los compuestos fenólicos y los tocoferoles (Yordanova et al, 2004 (Yordanova et al, 2004;Bin et al, 2010), el H 2 O 2 es menos tóxico y es convertido en H 2 O por una serie de reacciones subsecuentes . La APX es la primer enzima que elimina H 2 O 2 (Bai et al, 2010) para producir H 2 O, la POD puede estar involucrada en la eliminación de H 2 O 2 y OH - .…”

“…Los antioxidantes no enzimáticos incluyen los carotenoides, el ascorbato (AsA) , el glutatión (GSH) (Bai et al, 2010), los compuestos fenólicos y los tocoferoles (Yordanova et al, 2004 (Yordanova et al, 2004;Bin et al, 2010), el H 2 O 2 es menos tóxico y es convertido en H 2 O por una serie de reacciones subsecuentes . La APX es la primer enzima que elimina H 2 O 2 (Bai et al, 2010) para producir H 2 O, la POD puede estar involucrada en la eliminación de H 2 O 2 y OH - . Igualmente, la enzima CAT está involucrada en la regulación de los niveles intracelulares de H 2 O 2 convirtiéndolo en O 2 y la enzima GPX convirtiendo el H 2 O 2 en H 2 O (figura 2).…”

“…Durante hipoxia en plantas de manzana, la actividad de la SOD, la POD y la GR aumentó (Bai et al, 2010), mientras que en plantas de maíz, sometidas a inundación, se incrementó significativamente la actividad de la APX, la SOD y la CAT . Igualmente, especies de Dendranthema spp.…”

“…Bajo inundación, la capacidad de la planta para eliminar ROS disminuye y hay acumulación de H 2 O 2 que causa peroxidación lipídica, incrementos en la permeabilidad de la membrana y aceleración de la senescencia foliar (YongZhong et al, 2010). El malondialdehido (MDA) es el primer producto de la peroxidación lipídica de la membrana y es considerado como un indicador del daño oxidativo en la planta (Bai et al, 2010).…”

“…(Yin et al, 2009), manzana (Malus sp.) (Bai et al, 2010) y uchuva (Physalis peruviana L.) (García y Aldana, 2011).…”