Stress Metabolism IV. The Influence of (2-Chloroethyl)Trimethylammonium Chloride and Gibberellic Acid on the Growth and Proline Accumulation of Wheat Plants During Water Stress

Singh, TN; Aspinall, D.; Paleg, IG

doi:10.1071/bi9730077

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“…After re-watering, the proline content of the rice varieties decreased rapidly, reaching values similar to those under the control condition (Figure 4). Several studies have indicated that proline accumulated during episodes of water deficit is lost rapidly when the water deficit is eliminated (Blum & Ebercon, 1976;Singh et al, 1973;Stewart, 1972). Once osmotic stress is withdrawn, proline is oxidised into Δ 1 -pyrroline-5-carboxylate (P5C) by proline dehydrogenase, also known as proline oxidase, the first enzyme in the proline degradation pathway.…”

Section: Discussionmentioning

confidence: 99%

Effect of various drought stresses and subsequent recovery on proline, total soluble sugar and starch metabolisms in Rice (Oryza sativaL.) varieties

Dien

Mochizuki

Yamakawa

2019

Plant Production Science

147

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Rice (Oryza sativa L.) is one of the most important staple foods in the world, however most improved rice varieties are susceptible to drought stress. A two-year study was conducted to explore the effects of various drought stresses and subsequent recovery on the accumulation and degradation of proline, total soluble sugar and starch in different rice varieties at vegetative stage. The results showed that relative water content in the leaves and sheaths of rice varieties significantly decreased under drought stresses, but not at the same rate. Under control and drought conditions, the water content in sheaths was higher than that in leaves. Interestingly, under severe drought stress in 2015, the leaf water content was higher than the sheath water content. The water distribution between leaves and sheaths might be a response of plants to protect leaf system from devastation by drought. Proline was highly accumulated under drought stress but rapidly decreased after re-watering. The drought tolerant variety DA8 expressed higher ability in accumulation of proline than susceptible varieties. In general, total soluble sugar and starch contents in leaves and sheaths of varieties decreased under drought stress conditions. Total soluble sugar and starch content of DA8 were less affected than other varieties under drought conditions. Our study indicated that metabolisms of total soluble sugar and starch in rice were affected by both environmental conditions and characteristics of varieties. Proline accumulation ability of varieties can be used as a useful indicator for drought tolerant potential in rice breeding for water-limited environments.

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Section: Discussionmentioning

confidence: 99%

Effect of various drought stresses and subsequent recovery on proline, total soluble sugar and starch metabolisms in Rice (Oryza sativaL.) varieties

Dien

Mochizuki

Yamakawa

2019

Plant Production Science

147

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“…Also, as proline content increased, photosynthetic efficiency significantly decreased, likely due to the decrease in stomatal conductance that increases the accumulation of ABA content. Several studies have shown that proline accumulates in dehydrated conditions and is rapidly lost when dehydration conditions are relieved ( Blum & Ebercon, 1976 ; Singh, Aspinall & Paleg, 1973 ; Stewart, 1972 ). When osmotic stress is removed, proline is oxidized to Δ1-pyrroline-5-carboxylate (P5C) by proline dehydrogenase, also known as proline oxidase, the first enzyme in the proline degradation pathway.…”

Section: Discussionmentioning

confidence: 99%

Evaluation of drought stress level in Sargent’s cherry (Prunus sargentii Rehder) using photosynthesis and chlorophyll fluorescence parameters and proline content analysis

Jin,

Yoon,

Lee

et al. 2023

PeerJ

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Sargent’s cherry trees (Prunus sargentiiRehder) are widely planted as an ornamental, climate change-sensing species. This study investigated changes in the soil moisture content, fresh weight, photosynthesis and chlorophyll fluorescence properties, and the chlorophyll and proline content of four-year-old P. sargentii seedlings after 30 days of drought stress. In the trees subjected to drought stress treatment, soil moisture content decreased, and the fresh weight of the aboveground part of the plant decreased. However, there was no significant difference in the root growth of the dried plants. Among the photosynthesis parameters, Pn MAX, E and gs showed a significant (p < 0.001) decrease after 15 days in dry-stressed seedlings, but there was no difference between treatments in WUE until 20 days, and there was a significant (p < 0.001) difference after 24 days. Chlorophyll fluorescence parameters, Fv/Fm, ΦPSII, Rfd, NPQ, and Pn MAX, also increased after 10 days in dry-stressed seedlings, but these changes did not reach statistical significance compared to the control treatment. These results may suggest that drought stress highly correlates with photosynthesis and chlorophyll fluorescence parameters. Chlorophyll content also significantly decreased in the seedlings under drought stress compared with the control treatment. The proline content decreased until the 10th day of drought stress treatment and increased after the 15th day, showing an increase of 10.9% on the 15th day and 57.1% on the 30th day, compared to the control treatment. These results suggest that photosynthesis, chlorophyll fluorescence parameters, and proline content can be used to evaluate drought stress in trees. The results of this study can contribute to the management of forests, such as the irrigation of trees when pore control ability and photosynthesis ability decrease.

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“…HSIAO 1973). Neben diesen Wirkungen der ABA auf Stornata und Permeabili tät von Membranen sind mit dem Anstieg der ABA in vielen gestreßten Pflan zen aber auch, lange Zeit wenig beachtete, metabolische Veränderungen ver bunden, von denen die starke Zunahme des freien Prolins am bemerkenswerte sten ist, die in vielen gestreßten Pflanzen beobachtet werden kann (BARNETT und NAYLOR 1966, SINGH et al 1973a, b, ASPINALL et al 1973, HUBER 1974 u.a.). Dieser Prolinanstieg kann auch durch exogene Behandlung der Pflanzen mit ABA hervorgerufen werden (HUBER 1974, ASPINALL et al 1973.…”

unclassified

Die Rolle von Ascorbinsäure und Cytokininen in Pflanzen unter Streßeinwirkungen

Huber¹

1979

Berichte der Deutschen Botanischen Gesellschaft

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Zusammenfassung und AusblickSowohl nach verschiedenen Salzstressen als auch nach einem Wasserstreß oder nach exogener ABA‐Behandlung läuft in den Pflanzen (zumindest in Pennisetum typhoides und Phaseolus aconitifolius) ein sehr sinnvoller, gleichartiger Mechanismus ab, der es den Pflanzen ermöglicht, den für sie wertvollen Stickstoff zunächst festzuhalten. Die durch die gehemmte Proteinsynthese oder die geförderte Proteinhydrolyse vermehrt anfallenden Aminosäuren werden zunächst zu Glutaminsäure umgebildet. Von hier aus wird dann Prolin synthetisiert. Für die Prolinakkumulation scheint letztlich dann die gehemmte Prolinoxidation verantwortlich zu sein. Verschiedene Ionen können auf die Prolinsynthese unterschiedlich wirken. Daraus geht hervor, daß neben der endogen gebildeten ABA in gestreßten Pflanzen auch noch spezifische Ionen einen zusätzlichen Effekt ausüben können. Die dargestellten Vorgänge laufen in gestreßten Pflanzen ab.In ungestreßten Pflanzen kann der Mechanismus in der geschilderten Weise nicht stattfinden, da das Verhältnis von Cytokininen zu ABA so ist, daß die durch ABA hervorgerufenen Stoffwechselveränderungen durch die Cytokinine wieder rückgängig gemacht werden. Erst wenn der Cytokininspiegel unter Streßeinfluß absinkt, wird der durch ABA gesteuerte Mechanismus wirksam. Der durch ABA gesteuerte Prolinanstieg führt allem Anschein nach zu einer erhöhten Resistenz von Pflanzen gegenüber einem Streß. Es konnte verschiedentlich gezeigt werden, daß die Resistenz von Pflanzen mit ihrem Prolingehalt korreliert ist (Barnett und Naylor 1966, Hubac und Guerrier 1972). Da nach unseren Ergebnissen die Prolinbildung streng mit dem Abscisinsäuregehalt in gestreßten Pflanzen korreliert ist, und weiterhin gezeigt werden konnte, daß die Trockentoleranz von zwei Maisvarietäten von deren endogenem ABA‐Gehalt abhängig ist (larque‐saavedra und Wain 1974) — eine trockenresistente Art enthielt viermal soviel ABA wie eine intolerante Art —, ist offensichtlich die ABA in gestreßten Pflanzen für eine erhöhte Resistenz der Pflanzen gegen ungünstige Umweltbedingungen verantwortlich zu machen (siehe auch Boussiba et al. 1975).Ein interessanter Aspekt für zukünftige Arbeiten ergibt sich aus der Tatsache, daß vor allem Kaliumionen die Prolinakkumulation fördern können. Es ist schon lange bekannt, daß Kaliumionen positive Wirkungen auf die Trockentoleranz von Pflanzen haben (cf. Huber und Schmidt 1978). Da Prolin ähnliche Wirkungen hat (siehe oben) und die Prolinbildung wiederum vom ABA‐Gehalt der Pflanzen abhängig zu sein scheint, bietet sich mit den erwähnten Maisvarietäten ein System an, bei dem es möglich sein sollte zu prüfen, ob Zusammenhänge zwischen ABA‐, Kalium‐ und Prolingehalt und der Trockentoleranz des Maises bestehen.Die vermehrte Prolinbildung als Reaktion auf Streßeinwirkungen wird auch dadurch begünstigt, daß der Kohlenhydratstoffwechsel, und zwar speziell die Saccharosesynthese, durch ABA oder NaCl gleichermaßen positiv beeinflußt werden. Diese Verflechtung des Kohlenhydratstoffwechsels mit der Prolinakkumulation soll in Zukunft auch in bezug auf die Salze überprüft werden, die schon beim Aminosäurestoffwechsel als Streßfaktoren verwendet wurden.Gleiches gilt für die Photosynthese, bei der ebenfalls weitgehend übereinstimmende Wirkungen von ABA und NaCl festgestellt werden konnten. Gerade die Veränderung des CO2‐Fixierungsvermögens durch Phytohormone oder Streßeinwirkungen vom C3‐Mechanismus zum C4‐ oder CAM‐Mechanismus ist von erheblichem Interesse. Die Bedeutung liegt vor allem darin, daß solche Umstimmungen eventuell zu Ertragssteigerungen führen könnten.Abschließend soll noch einmal festgestellt werden, daß Phytohormonen — speziell ABA oder Cytokinine — eine wichtige Funktion bei der Ausbildung von Resistenzmechanismen gegenüber Streßeinwirkungen auf Pflanzen zukommt. Dabei erstrecken sich die Wirkungen der Phytohorrnone offensichtlich nicht nur auf die Stornata oder die Wasseraufnahme (siehe oben), sondern es werden auch direkt wichtige Stoffwechselwege über die Regulierung von Enzymen beeinflußt. Die hier genannte Funktion der Phytohorrnone soll in Zukunft vor allem an Pflanzen an natürlichen Standorten überprüft werden, wodurch die Beziehungen zwischen der Ökologie und den biochemischen Untersuchungen im Labor geknüpft werden sollen.

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Stress Metabolism IV. The Influence of (2-Chloroethyl)Trimethylammonium Chloride and Gibberellic Acid on the Growth and Proline Accumulation of Wheat Plants During Water Stress

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Effect of various drought stresses and subsequent recovery on proline, total soluble sugar and starch metabolisms in Rice (Oryza sativaL.) varieties

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Evaluation of drought stress level in Sargent’s cherry (Prunus sargentii Rehder) using photosynthesis and chlorophyll fluorescence parameters and proline content analysis

Die Rolle von Ascorbinsäure und Cytokininen in Pflanzen unter Streßeinwirkungen

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