view in publisher's site

Elevated CO2 and temperature influence key proteins and metabolites associated with photosynthesis, antioxidant and carbon metabolism in Picrorhiza kurroa

Highlights•e[CO2] and e[t] proteome and metabolome of Picrorhiza kurroa were investigated.•A set of DAPs associated with photosynthesis and stress response were identified in e[CO2] and e[t].•Contrasting trends of metabolite accumulation were observed in leaf and rhizome at e[t].•Total protein, phenolics and antioxidant activity were altered at e[CO2] and e[t].AbstractGlobal warming is currently one of the most serious issues in ecology. Rising CO2 level and temperature have begun to impact life cycles, distribution and yield of various plants yet, how medicinal plants will respond to changing environment is largely unknown. Picrorhiza kurroa Royle ex Benth. (Plantaginaceae) is a medicinal plant species that has been used for treatment of various diseases, particularly hepatic disease. Here, we have performed leaf and rhizome specific proteomic and metabolomic analysis to investigate the effect of elevated CO2 and temperature on adaptive responses of P. kurroa. We observed differentially abundant proteins related to photosynthesis and carbon metabolism under free air carbon dioxide enhancement, whereas cytoskeleton proteins in free air temperature increase besides signaling, antioxidant, stress-responsive and chromatin remodeling proteins in both conditions. We also found an increased accumulation of metabolites, particularly picroside-I and picroside-II, sugars and sugar alcohol in rhizomes, whereas, decrease in picroside-I and increase in picroside-II content in leaves at FACE condition. Biochemical indices like total protein, phenolics, flavonoids and antioxidant activity were altered in a tissue-specific manner to elevated CO2 and temperature. The results would provide new insights into possible adaptive mechanism, particularly in P. kurroa and medicinal plants in general.SignificancePicrorhiza kurroa is an endangered medicinal plant of Himalayan region having immense medicinal values due to the presence of iridoid glycosides. This endangered plant species is particularly, more vulnerable to climate change. P. kurroa provides an opportunity to investigate the interaction between high altitude plant and their environment. Therefore, it will be essential to elucidate the adaptation mechanism at molecular level under e[CO2] and e[t] conditions. The e[CO2] and e[t] will likely alter the proteome and metabolite composition of plant and thereby, enhance plant adaptation. Proteomic and metabolomic studies would facilitate to explore the adaptive mechanism of P. kurroa which is poorly understood. Collectively, the findings will be helpful for better understanding of plant response to future CO2 and temperature enriched environment and are of key importance to agriculture and ecosystem.Graphical abstractDownload : Download high-res image (311KB)Download : Download full-size image

رشد دی‌اکسید کربن و دما بر پروتئین‌ها و متابولیت های کلیدی مرتبط با فتوسنتز، آنتی‌اکسیدان و متابولیسم کربن در پیکروهیزا کورو تاثیر می‌گذارند.

نکات برجسته * e [ CO۲ ] و E [ t ] پروتئوم و متابولیزم پیکوهیزا کوروا مورد بررسی قرار گرفت. مجموعه‌ای از DAPs مرتبط با فتوسنتز و پاسخ تنش در e [ CO۲ ] و e [ t ] شناسایی شدند. روند متضاد تجمع متابولیت ها در برگ و ریزوم در e [ t ] مشاهده شد. * پروتئین کل، ترکیبات فنلی و فعالیت آنتی‌اکسیدانی در E [ CO۲ ] و E [ t ] تغییر یافت. چکیده گرم شدن جهانی هوای کره زمین در حال حاضر یکی از جدی‌ترین مسائل در محیط‌زیست است. افزایش میزان دی‌اکسید کربن و دما شروع به تاثیر گذاری بر چرخه‌های زندگی، توزیع و عملکرد گیاهان مختلف کرده‌اند، اما اینکه چگونه گیاهان دارویی به تغییر محیط‌زیست واکنش نشان خواهند داد تا حد زیادی ناشناخته است. پیکرویزا کورو روییل سابق بنت. (Plantaginaceae)یک گونه گیاهی دارویی است که برای درمان بیماری‌های مختلف به ویژه بیماری‌های کبدی استفاده می‌شود. در اینجا، ما تجزیه و تحلیل پروتئومیک و متابولیکی خاص برگ و ریزوم را برای بررسی اثر افزایش دی‌اکسید کربن و دما بر پاسخ‌های سازگار P. کوروآ. ما پروتئین‌های فراوان و متفاوتی را در ارتباط با فتوسنتز و متابولیسم کربن تحت افزایش دی‌اکسید کربن در هوای آزاد مشاهده کردیم، در حالی که پروتئین‌های اسکلت سلولی در دمای هوای آزاد علاوه بر علامت دهی، آنتی‌اکسیدان، پاسخ به استرس و بازسازی کروماتین در هر دو شرایط افزایش می‌یابند. ما همچنین افزایش تجمع متابولیت ها، به ویژه پیکروساید - I و پیکروساید - II، قندها و قند الکل در ریزوم ها را یافتیم، در حالی که در پیکروساید - I کاهش و مقدار پیکروساید - II در برگ‌ها در شرایط FACE افزایش یافت. شاخص‌های بیوشیمیایی مانند پروتئین کل، ترکیبات فنلی، فلاوونوئیدها و فعالیت آنتی‌اکسیدانی در یک روش خاص بافتی به افزایش دی‌اکسید کربن و دما تغییر یافتند. نتایج دیدگاه‌های جدیدی را در مورد مکانیزم تطبیقی ممکن، به ویژه در P. کورو و گیاهان دارویی به طور کلی. پیکروهیزا کورو یک گیاه دارویی در معرض خطر در منطقه هیمالیا است که به دلیل حضور گلیکوزید های ایریدوئیدی ارزش دارویی زیادی دارد. این گونه‌های گیاهی در معرض خطر به ویژه نسبت به تغییرات آب و هوایی آسیب‌پذیر هستند. P. کورا فرصتی را برای بررسی اثر متقابل بین ارتفاع از سطح دریا و محیط اطراف خود فراهم می‌کند. بنابراین، روشن ساختن مکانیسم سازگاری در سطح مولکولی تحت شرایط E [ CO۲ ] و E [ t ] ضروری خواهد بود. e [ CO۲ ] و e [ t ] احتمالا ترکیب پروتئوم و متابولیت گیاه را تغییر خواهند داد و در نتیجه سازگاری گیاه را افزایش خواهند داد. مطالعات پروتئومیک و متابولیکی کشف مکانیسم انطباقی P. کورو که به خوبی درک نشده است. به طور کلی، یافته‌ها برای درک بهتر واکنش گیاه به CO۲ آینده و محیط غنی از دما مفید خواهد بود و از اهمیت کلیدی برای کشاورزی و اکوسیستمی برخوردار است.
ترجمه شده با


پر ارجاع‌ترین مقالات مرتبط:

  • مقاله Biochemistry
  • ترجمه مقاله Biochemistry
  • مقاله بیوشیمی
  • ترجمه مقاله بیوشیمی
  • مقاله Biophysics
  • ترجمه مقاله Biophysics
  • مقاله بیوفیزیک
  • ترجمه مقاله بیوفیزیک
سفارش ترجمه مقاله و کتاب - شروع کنید

با استفاده از افزونه دانلود فایرفاکس چکیده مقالات به صورت خودکار تشخیص داده شده و دکمه دانلود فری‌پیپر در صفحه چکیده نمایش داده می شود.