danДоклады Национальной академии наук БеларусиDoklady of the National Academy of Sciences of Belarus1561-83232524-2431The Republican Unitary Enterprise Publishing House "Belaruskaya Navuka"10.29235/1561-8323-2022-66-2-199-205dan-1055Research ArticleБИОЛОГИЯBIOLOGYОсобенности действия брассиностероидов на растения в условиях солевого стрессаFeatures of the brassinosteroid effect on plants under salt stressЛаманН. А.LamanN. A.

Ламан Николай Афанасьевич – академик, доктор биологических наук, профессор, заведующий лабораторией

ул. Академическая, 27, 220072, Минск

Laman Nikolai A. – Academician, D. Sc. (Biology), Professor, Head of the Laboratory

27, Akademicheskaya Str., 220072, Minsk

nikolai.laman@gmail.comКемК. Р.KemK. R.

Кем Карина Робертовна – научный сотрудник

ул. Академическая, 27, 220072, Минск

Kem Karina R. – Researcher

27, Akademicheskaya Str., 220072, Minsk

kem-666@mail.ruАникеевВ. И.AnikeevV. I.

Аникеев Владимир Иванович – старший научный сотрудник

ул. Купревича, 5/2, 220141, Минск

Anikeev Vladimir I. – Senior Researcher

5/2, Kuprevich Str., 220141, Minsk

vz@iboch.byЖабинскийВ. Н.ZhabinskiiV. N.

Жабинский Владимир Николаевич – член-корреспондент, д-р хим. наук, доцент, главный научный сотрудник

ул. Купревича, 5/2, 220141, Минск

Zhabinskii Vladimir N. – Corresponding Member, D. Sc. (Chemistry), Assistant Professor, Chief Researcher

5/2, Kuprevich Str., 220141, Minsk

vz@iboch.byХрипачН. Б.KhripachN. B.

Хрипач Наталья Борисовна – кандидат химических наук, ведущий специалист

ул. Купревича, 5/2, 220141, Минск

Khripach Natalia B. – Ph. D. (Chemistry), Leading Specialist

5/2, Kuprevich Str., 220141, Minsk

nkhripach@iboch.byИнститут экспериментальной ботаники имени В. Ф. Купревича Национальной академии наук БеларусиV. F. Kuprevich Institute of Experimental Botany of the National Academy of Sciences of BelarusИнститут биоорганической химии Национальной академии наук БеларусиInstitute of Bioorganic Chemistry of the National Academy of Science of Belarus202206052022662199205Copyright © Ламан Н.А., Кем К.Р., Аникеев В.И., Жабинский В.Н., Хрипач Н.Б., 20222022Ламан Н.А., Кем К.Р., Аникеев В.И., Жабинский В.Н., Хрипач Н.Б.Laman N.A., Kem K.R., Anikeev V.I., Zhabinskii V.N., Khripach N.B.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://doklady.belnauka.by/jour/article/view/1055

Исследована зависимость протекторного действия брассиностероидов (БС) в широком диапазоне концентраций на рост корневой системы проростков льна-долгунца (Linum usitatissimum L.) и ярового ячменя (Hordeum vulgare L.) в условиях солевого стресса. Выявлены узкие диапазоны концентраций БС (6,9 ⋅ 10–7–5,9 ⋅ 10–8 М для льна-долгунца и 2,8 ⋅ 10–7–2,4 ⋅ 10–8 М для ярового ячменя), в которых они вызывают ослабление ингибирующего эффекта засоления на корневую систему проростков. Отмечено практически полное совпадение диапазонов концентраций БС, в которых наблюдалось максимальное стресс-протекторное действие фитогормонов для обеих культур. В опыте с озимой пшеницей (Triticum aestivum L.), длившемся 19 суток, уже на 6-е сутки, до помещения растений в стрессовые условия, было отмечено удлинение проростков, обработанных экзогенными брассиностероидами, а к концу эксперимента (в фазу развертывания второго листа) все брассиностероиды показали выраженный защитностимулирующий эффект в условиях засоления, зависящий от химической структуры гормона и изменяющийся в ряду брассинолид > гомобрассинолид > гомокастастерон > эпибрассинолид.

 

The dependence of the protective effect of brassinosteroids (BS) in a wide range of concentrations on the growth of the root system of fiber flax (Linum usitatissimum L.) and spring barley (Hordeum vulgare L.) seedlings under salt stress was studied. A narrow range of BS concentrations was revealed, in which they cause a weakening of the inhibitory effect of salinity on the root system of seedlings. An almost complete coincidence of the BS concentration ranges was noted, in which the maximum stress-protective effect of phytohormones was observed for the both crops (6,9 ⋅ 10–7–5,9 ⋅ 10–8 М for fiber flax and 2,8 ⋅ 10–7–2,4 ⋅ 10–8 М for spring barley). In the experiment with winter wheat (Triticum aestivum L.), which lasted 19 days, already on the 6th day before the seedlings were placed under stress conditions, the elongation of the seedlings treated with exogenous brassinosteroids was noted. By the end of the experiment (in the second leaf unfolding phase), all brassinosteroids showed a pronounced protective-stimulating effect under the salinity conditions that depended on the chemical structure of the hormone and changed in the brassinolide > homobrassinolide > homocastasterone > epibrassinolide series.

ячменьозимая пшеницален-долгунецзасолениесолевой стрессбрассиностероидыбрассинолидэпибрассинолидгомобрассинолидгомокастастеронинкрустацияингибированиеbarleywinter wheatfiber flaxsalinizationsalt stressbrassinosteroidsbrassinolideepibrassinolidehomobrassinolidehomocastasteroneincrustationinhibitionReferencesKhripach, V. A. Brassinosteroids – A New Class of Plant Hormones / V. A. Khripach, V. N. Zhabinskii, Ae. De Groot. – Academic Press, 1999. – 456 p. https://doi.org/10.1016/b978-0-12-406360-0.x5000-xKhripach V. A., Zhabinskii, V. N., De Groot Ae. Brassinosteroids – A New Class of Plant Hormones. Academic Press, 1999. 456 p. https://doi.org/10.1016/b978-0-12-406360-0.x5000-xBrassinosteroids: multidimensional regulators of plant growth, development, and stress responses / T. M. Nolan [et al.] // Plant Cell. – 2020. – Vol. 32, N 2. – P. 295–318. https://doi.org/10.1105/tpc.19.00335Nolan T. M., Vukasinovic N., Liu D., Russinova E., Yin Y. Brassinosteroids: multidimensional regulators of plant growth, development, and stress responses. Plant Cell, 2020, vol. 32, no. 2, pp. 295–318. https://doi.org/10.1105/tpc.19.00335The physiological and molecular mechanism of brassinosteroid in response to stress: a review / A. Anwar [et al.] // Biological Research. – 2018. – Vol. 51, N 1. – Art. 46. https://doi.org/10.1186/s40659-018-0195-2Anwar A., Liu Y., Dong R., Bai L., Yu X., Li Y. The physiological and molecular mechanism of brassinosteroid in response to stress: a review. Biological Research, 2018, vol. 51, no. 1, art. 46. https://doi.org/10.1186/s40659-018-0195-2Ability of lactone- and ketone-containing brassinosteroids to induce priming in rapeseed plants to salt stress / L. V. Kolomeichuk [et al.] // Russian Journal of Plant Physiology. – 2021. – Vol. 68, N 3. – P. 499–509. https://doi.org/10.1134/s1021443721020084Kolomeichuk L. V., Danilova E. D., Khripach V. A., Zhabinskyi V. N., Kuznetsov V. V., Efimova M. V. Ability of lactone- and ketone-containing brassinosteroids to induce priming in rapeseed plants to salt stress. Russian Journal of Plant Physiology, 2021, vol. 68, no. 3, pp. 499–509. https://doi.org/10.1134/s1021443721020084Nolan, T. Cross-talk of brassinosteroid signaling in controlling growth and stress responses / T. Nolan, J. Chen, Y. Yin // Biochemical Journal. – 2017. – Vol. 474, N 16. – P. 2641–2661. https://doi.org/10.1042/bcj20160633Nolan T., Chen J., Yin Y. Cross-talk of brassinosteroid signaling in controlling growth and stress responses. Biochemical Journal, 2017, vol. 474, no. 16, pp. 2641–2661. https://doi.org/10.1042/bcj20160633Understanding brassinosteroid-regulated mechanisms to improve stress tolerance in plants: a critical review / F. Nawaz [et al.] // Environmental Science and Pollution Research. – 2017. – Vol. 24, N 19. – P. 15959–15975. https://doi.org/10.1007/s11356-017-9163-6Nawaz F., Naeem M., Zulfiqar B., Akram A., Ashraf M. Y., Raheel M., Shabbir R. N., Hussain R. A., Anwar I., Aurangzaib M. Understanding brassinosteroid-regulated mechanisms to improve stress tolerance in plants: a critical review. Environmental Science and Pollution Research, 2017, vol. 24, no. 19, pp. 15959–15975. https://doi.org/10.1007/s11356-017-9163-6Влияние инкрустации семян смесями N-фосфонометилглицина и эпибрассинолида на рост растений / Н. А. Ламан [и др.] // Докл. Нац. акад. наук Беларуси. – 2016. – Т. 60, № 6. – С. 84–90.Laman N. A., Kem K. R., Khripach V. A., Sudnik A. F. Influence of seeds incrustation by N-phosphonomethylglycine and epibrassinolide mixtures on the plant growth. Doklady Natsional’noi akademii nauk Belarusi = Doklady of the National Academy of Sciences of Belarus, 2016, vol. 60, no. 6, pp. 84–90 (in Russian).Ламан, Н. А. Ростовые реакции проростков отдельных видов и сортов сельскохозяйственных растений на обработку семян глифосатом (N-фосфонометилглицином) / Н. А. Ламан, К. Р. Кем, А. Ф. Судник // Вес. Нац. акад. навук Беларусi. Сер. бiял. навук. – 2016. – № 4. – С. 7–13.Laman N. A., Kem K. R., Sudnik A. F. Growth responses of seedlings of certain species and varieties of agricultural plants for seeds incrustation by glyphosate (N-phosphonomethylglycine). Vestsi Natsyyanal’nai akademii navuk Belarusi. Seryya biyalagichnykh navuk = Proceedings of the National Academy of Sciences of Belarus. Biological series, 2016, no. 4, pp. 7–13 (in Russian).Hasanuzzaman, M. Plant response to salt stress and role of exogenous protectants to mitigate salt-induced damages / M. Hasanuzzaman, K. Nahar, M. Fujita // Ecophysiology and Responses of Plants Under Salt Stress. – New York, 2013. – P. 25–87. https://doi.org/10.1007/978-1-4614-4747-4_2Hasanuzzaman M., Nahar K., Fujita M. Plant response to salt stress and role of exogenous protectants to mitigate saltinduced damages. Ecophysiology and Responses of Plants Under Salt Stress. New York, 2013, pp. 25–87. https://doi.org/10.1007/978-1-4614-4747-4_2Effect of brassinosteroids on protein synthesis and plant-cell ultrastructure under stress conditions / O. N. Kulaeva [et al.] // ACS Symposium Series. – 1999. – Vol. 474 (Brassinosteroids). – P. 141–155. https://doi.org/10.1021/bk-1991-0474.ch012Kulaeva O. N., Burkhanova E. A., Fedina A. B., Khokhlova V. A., Bokebayeva G. A., Vorbrodt H. M., Adam G. Effect of brassinosteroids on protein synthesis and plant-cell ultrastructure under stress conditions. ACS Symposium Series, 1991, no. 474 (Brassinosteroids), pp. 141–155. https://doi.org/10.1021/bk-1991-0474.ch012Role of nitric oxide in hydrogen peroxide-dependent induction of abiotic stress tolerance by brassinosteroids in cucumber / J.-X. Cui [et al.] // Plant, Cell and Environment. – 2011. – Vol. 34, N 2. – P. 347–358. https://doi.org/10.1111/j.1365-3040.2010.02248.xCui J.-X., Zhou Y.-H., Ding J.-G., Xia X.-J., Shi K., Chen S.-C., Asami T., Chen Z., Yu J.-Q. Role of nitric oxide in hydrogen peroxide-dependent induction of abiotic stress tolerance by brassinosteroids in cucumber. Plant, Cell and Environment, 2011, vol. 34, no. 2, pp. 347–358. https://doi.org/10.1111/j.1365-3040.2010.02248.xВлияние лактон- и кетонсодержащих брассиностероидов на фотосинтетическую активность листьев ячменя при старении / И. С. Ковтун [и др.] // Физиология растений. – 2021. – Т. 68, № 3. – C. 268–278.Kovtun I. S., Kukharenko N. E., Kusnetsov V. V., Khripach V. A., Efimova M. V. Effect of lactone- and ketonecontaining brassinosteroids on photosynthetic activity of barley leaves during aging. Russian Journal of Plant Physiology, 2021, vol. 68, no. 3, pp. 440–450. https://doi.org/10.1134/s1021443721030080Laman, N. A. The sprouting of small, flat and long germinating seeds by roll method using a synthetic ventilation grid / N. A. Laman, S. I. Budai, O. E. Barnatovich // Proceedings of the Academy Agrarian Sciences of Republic of Belarus. – 2000. – Vol. 4. – P. 57–61.Laman N. A., Budai S. I., Barnatovich O. E. The sprouting of small, flat and long germinating seeds by roll method using a synthetic ventilation grid. Izvestiya Akademii agrarnykh nauk Respubliki Belarus = Proceedings of the Academy Agrarian Sciences of Republic of Belarus, 2000, no. 4, pp. 57–61 (in Russian).Особенности действия брассиностероидов в составе инсекто-фунгицидных композиций на рост проростков рапса (Brassica napus L.) в условиях низкотемпературного стресса / А. Ф. Судник [и др.] // Ботаника (исследования). – Минск, 2011. – Вып. 40. – С. 560–574.Sudnik A. F., Laman N. A., Doroshchuk O. V., Kukanego L. B. Features of the action of brassinosteroids in the composition of insecto-fungicidal compositions on the growth of seedlings of rapeseed (Brassica napus L.) under conditions of low-temperature stress. Botanika (issledovaniya) = Botany (research). Minsk, 2011, vol. 40, pp. 560–574 (in Russian).Альмиклафи, Ж. А. К. Х. Исследование стресс-протекторного действия брассиностероидов на растения рапса: дис. … канд. биол. наук / Ж. А. К. Х. Альмиклафи. – М., 2014. – 108 с.Almiklafi Zh. A. K. Kh. Study of the stress-protective effect of brassinosteroids on rapeseed plants. Moscow, 2014. 108 p. (in Russian).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.