نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

• سیده فاطمه فلاح ¹
• فرشید قادری فر ²
• مسعود گلعلی پور ³
• حمید رضا صادقی پور

¹ گروه زیست‌شناسی، دانشگاه گلستان، گرگان، ایران

² گروه زراعت، دانشکده تولیدات گیاهی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان

³ گروه ژنتیک انسانی، دانشگاه علوم پزشکی گرگان

چکیده

مقدمه: نگهداری بذر در شرایط نامناسب منجر به زوال و کاهش درصد جوانه‌زنی می‌شود. با این حال از نقش فعالیت‌های پروتئازی در طی زوال اطلاع چندانی در دست نیست. در مطالعه حاضر، تاثیر فرآیند زوال کنترل شده بر شکستن پروتئین‌های ذخیره‌ای و اثرات پیش‌تیمار با مهارکننده پروتئازی فنیل‌منیل سولفونیل‌فلوراید (PMSF) بر درصد جوانه‌زنی دانه‌های گردو پس از زوال بررسی شد. مواد و روش‌ها: دانه‌های گردو که میزان رطوبت‌شان با آب (شاهد) یا محلول PMSF در سطح 15‌% و 20‌% تنظیم شده بود به مدت 3 و 6 روز در دمای 45 درجه سانتی‌گراد به منظور زوال کنترل شده قرار گرفتند. نتایج: زوال کنترل شده منجر به افزایش پروتئین‌های محلول، شکستن گلوتلین‌های 24-19 کیلودالتون، تشدید فعالیت پروتئازی 80 کیلودالتون، انباشت اسید آمینه کل، پرولین و کربنیلاسیون پروتئین شد. اگرچه درصد جوانه‌زنی به میزان مشابهی در دانه‌های شاهد و PMSF کاهش یافت اما دانه‌های زوال یافته در PMSF در مقایسه با شاهد دارای محتوای پرولین و اسید آمینه و گروه‌های کربونیل کمتری بودند. بحث: زوال سبب تشدید شکستن ذخایر پروتئینی دانه‌های گردو می‌شود، اما مهار فرآیندهای پروتئازی بر خلاف لیپازی، تاثیری بر بهبود اثرات نامطلوب فیزیولوژیکی زوال از جمله افت جوانه‌زنی نداشته و فقط در سطح بیوشیمیایی تا حدی سبب بهبود پاسخ به تنش شده است. شناسایی هر چه بیشتر مسیرهای متابولیکی فعال شده در طی زوال دانه‌های گردو می‌تواند تصویری کلی از مکانیسم زوال دانه‌های گردو را فراهم کند و منجر به ارائه روش‌هایی جهت حفظ کیفیت و زنده‌مانی بیشتر دانه-های گردو در طی ذخیره‌سازی در انبار شود.

کلیدواژه‌ها

• پروتئین‌های ذخیره‌ای
• پروتئاز
• جوانه‌زنی
• زوال کنترل شده
• کربنیلاسیون
• گردو

موضوعات

• گیاهی

عنوان مقاله [English]

Does pretreatment with a serine protease inhibitor enhance walnut kernel tolerance to aging condition?

نویسندگان [English]

• Seyedeh Fatemeh Fallah ¹
• Farshid Ghaderi-Far ²
• Masoud Golalipour ³

¹ Department of Biology, Faculty of Sciences, Golestan University, Gorgan, Iran

² Department of Agronomy, Faculty of Plant Production, Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural Resources, Gorgan, Iran

³ Department of Human Genetics, Gorgan University of Medical Sciences

چکیده [English]

Introduction: Long-term storage of seeds under unfavorable conditions leads to their deterioration associated with decreased germination. Several studies have shown increased lipolysis in deteriorating seeds, but little is known about the role of protease activity during deterioration. In the present study, the effect of the controlled deterioration (CD) on the mobilization of storage proteins and the effects of pretreatment with protease inhibitor (PMSF) on the germination percentage of walnut kernels after CD were investigated. Materials and methods: Kernels were adjusted to 15% and 20% MC with water (control) or PMSF solution and then incubated for 3 and 6 days at 45°C for CD. Results: CD increased soluble proteins, solubility of 19-24 kDa glutelins, increased activity of a 80 kDa protease, accumulation of total amino acid, proline and increased protein carbonylation. Although aging-dependent decrease of germination was similar in both control and PMSF pretreatment, the aged kernels in PMSF pretreatment had lower proline, amino acid and carbonyl groups contents compared to the control. Discussion: These results suggest that CD causes increased solubility of protein reserves, but the inhibition of serine protease(s), unlike lipase, has no effect on improving the adverse physiological effects of CD including germination loss, and only at the biochemical level, it partially improved kernel response to stress. Identification of different metabolic pathways operating during CD of kernels can draw a picture of deterioration mechanism and also leads to introducing protocols for the quality and viability maintenance of kernels during storage.

کلیدواژه‌ها [English]

• Carbonylation
• controlled deterioration
• germination
• protease
• storage proteins
• walnut