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Carotenoid oxidation products are stress signals that mediate gene responses to singlet oxygen in plants

机译:类胡萝卜素氧化产物是胁迫信号,可调节植物对单线态氧的基因响应

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摘要

~1O_2 (singlet oxygen) is a reactive O_2 species produced from triplet excited chlorophylls in the chloroplasts, especially when plants are exposed to excess light energy. Similarly to other active O_2 species, ~1O_2 has a dual effect: It is toxic, causing oxidation of biomolecules, and it can act as a signal molecule that leads to cell death or to acclimation. Carotenoids are considered to be the main ~1O_2 quenchers in chloroplasts, and we show here that light stress induces the oxidation of the carotenoid fl-carotene in Arabidopsis plants, leading to the accumulation of different volatile derivatives. One such compound, β-cyclocitral, was found to induce changes in the expression of a large set of genes that have been identified as ~1O_2 responsive genes. In contrast, p-cyclocitral had little effect on the expression of H_2O_2 gene markers. p-Cyclocitral-induced reprogramming of gene expression was associated with an increased tolerance to photooxidative stress. The results indicate that p-cyclocitral is a stress signal produced in high light that is able to induce defense mechanisms and represents a likely messenger involved in the ~1O_2 signaling pathway in plants.
机译:〜1O_2(单价氧)是一种反应性O_2,由叶绿体中的三重激发叶绿素产生,尤其是当植物暴露于过量的光能时。与其他活性O_2相似,〜1O_2具有双重作用:有毒,导致生物分子氧化,并且可以充当导致细胞死亡或适应环境的信号分子。类胡萝卜素被认为是叶绿体中主要的〜1O_2淬灭剂,我们在这里表明光胁迫诱导拟南芥植物中类胡萝卜素fl-胡萝卜素的氧化,导致各种挥发性衍生物的积累。人们发现一种这样的化合物β-cyclocitral可以诱导一大组基因的表达发生变化,这些基因已被确定为〜1O_2响应基因。相反,p-cyclocitral对H_2O_2基因标志物的表达影响很小。 p-Cyclocitral诱导的基因表达重编程与对光氧化应激的耐受性增加有关。结果表明,p-cyclocitral是在强光下产生的胁迫信号,能够诱导防御机制,并代表可能参与植物〜1O_2信号通路的信使。

著录项

  • 来源
  • 作者单位

    Commissariat a l'Energie Atomique et aux Energies Alternatives, Direction des Sciences du Vivant, Institut de Biologie Environnementale et Biotechnologie, Laboratoire d'Ecophysiologie Moieculaire des Plantes, F-13108 Saint-Paul-lez-Durance, France, Centre National de la Recherche Scientifique, Unite Mixte de Recherche Biologie Vegetale et Microbiologie Environnementales, F-13108 Saint-Paul-lez-Durance, France, Universite Aix-Marseille, F-13108 Saint-Paul-lez- Durance, France;

    Commissariat a l'Energie Atomique et aux Energies Alternatives, Direction des Sciences du Vivant, Institut de Biologie Environnementale et Biotechnologie, Laboratoire d'Ecophysiologie Moieculaire des Plantes, F-13108 Saint-Paul-lez-Durance, France, Centre National de la Recherche Scientifique, Unite Mixte de Recherche Biologie Vegetale et Microbiologie Environnementales, F-13108 Saint-Paul-lez-Durance, France, Universite Aix-Marseille, F-13108 Saint-Paul-lez- Durance, France;

    Institut National de la Recherche Agronomique, Unite Mixte de Recherche 408 SQPOV, Universite d'Avignon et des Pays de Vaucluse, F-84000 Avignon, France;

    Genomiques Fonctionnelles d'Arabidopsis, Unite de Recherche en Genomique Vegetale, Unite Mixte de Recherche Institut National de la Recherche Agronomique 1165, Equipe de Recherche Labellisee Centre National de la Recherche Scientifique 8196, Universite d'Evry Val d'Essonne, 91057 Evry, France;

    Commissariat a l'Energie Atomique et aux Energies Alternatives, Direction des Sciences du Vivant, Institut de Biologie Environnementale et Biotechnologie, Laboratoire d'Ecophysiologie Moieculaire des Plantes, F-13108 Saint-Paul-lez-Durance, France, Centre National de la Recherche Scientifique, Unite Mixte de Recherche Biologie Vegetale et Microbiologie Environnementales, F-13108 Saint-Paul-lez-Durance, France, Universite Aix-Marseille, F-13108 Saint-Paul-lez- Durance, France;

    Commissariat a l'Energie Atomique et aux Energies Alternatives, Direction des Sciences du Vivant, Institut de Biologie Environnementale et Biotechnologie, Laboratoire d'Ecophysiologie Moieculaire des Plantes, F-13108 Saint-Paul-lez-Durance, France, Centre National de la Recherche Scientifique, Unite Mixte de Recherche Biologie Vegetale et Microbiologie Environnementales, F-13108 Saint-Paul-lez-Durance, France, Universite Aix-Marseille, F-13108 Saint-Paul-lez- Durance, France;

  • 收录信息 美国《科学引文索引》(SCI);美国《生物学医学文摘》(MEDLINE);美国《化学文摘》(CA);
  • 原文格式 PDF
  • 正文语种 eng
  • 中图分类
  • 关键词

    oxidative stress; reactive electrophile species;

    机译:氧化应激反应亲电物种;

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