Does integrative effects of glyphosate, gibberellin and hydrogen peroxide ameliorate the deleterious effects of the herbicide on sorghum seed through its germination?
Chemosphere · 2019 · 233:905-912 · PMID 31340418 · 등급6 세포·모델 세포실험 · 비발암 건강영향 > 발달·태아기
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본 연구에서는 글리포세이트 및/또는 지베렐산(GA3)에 씨앗이 노출될 때 생성되는 활성 산소종(ROS)의 상호 연관된 역할과, 제초제와 식물 호르몬 간의 가능한 상호작용을 수수 씨앗 발아 과정에서 조사하였다. GA3는 배아의 항산화 효소 활성을 감소시켰으며, 1000 mM GA3 처리된 씨앗에서 과도하게 축적된 과산화수소($\text{H}_2\text{O}_2$)는 모든 처리구 중 가장 낮은 발아율을 초래하였다. 대조적으로, 글리포세이트가 발아율에 미치는 유해한 영향은 $\text{H}_2\text{O}_2$ 축적과는 관련이 없었으며, 미토콘드리아 전자전달계 방해와 관련이 있었다. 그러나 씨앗 발아 과정 중 글리포세이트, GA3 및 $\text{H}_2\text{O}_2$ 간의 상호작용이 관찰되었다. 글리포세이트는 파클로부트라졸과 유사하게 지베렐린의 생합성을 방해하는 것으로 보였으며, 이는 산화 대사를 통해 씨앗 발아를 조절한다. GA3 (100 mM) 또는 $\text{H}_2\text{O}_2$ (50 mM) 적용으로 인해 산화적 상태가 증가한 씨앗은 글리포세이트에 의한 발아율 영향을 역전시켰다. ATP 합성 감소는 글리포세이트의 이차적인 영향이므로, 배아 내 $\text{H}_2\text{O}_2$ 농도 증가는 ATP를 필요로 하는 대사에 필요한 에너지를 감소시켜 발아를 촉진해야 한다. 본 연구 결과는 글리포세이트가 수수 씨앗 발아에 영향을 미치며, 해당 제초제가 산화 및 지베렐린 대사와 상호작용함을 보여주었다.ORIGINAL ABSTRACT
We investigated the interconnected roles of reactive oxygen species (ROS) generated upon seed exposure to glyphosate and/or gibberellic acid (GA3), and the possible interaction between the herbicide and the plant hormone during germination of sorghum seeds. GA3 decreased antioxidant enzyme activity in embryos, and the over accumulation of hydrogen peroxide (H2O2) in 1000 mM GA3-treated seeds resulted in the lowest germinability among treatments. The deleterious effects of glyphosate on germination rate, in contrast, were not related to H2O2 accumulation, but to its interference with the mitochondrial electron transport chain. However, interactions among glyphosate, GA3 and H2O2 during seed germination were observed. Similar to paclobutrazol, glyphosate appears to interfere with the de novo synthesis of gibberellin, which modulates seed germination through oxidative metabolism. Seeds experiencing increased oxidative status due to GA3 (100 mM) or H2O2 (50 mM) applications had the effects of glyphosate on germination rate reversed. Since decreased ATP synthesis is a secondary effect of glyphosate, increased H2O2 concentrations in embryos must facilitate germination by decreasing the energy required by ATP-demanding metabolism. Our results showed that glyphosate affect seed germination of sorghum, and that the herbicide interacts with oxidative and gibberellin metabolisms.| 저자 | Gomes, M. P.; Bicalho, E. M.; Cruz, F. V. D. S.; Souza, A. M.; Silva, B. M. R.; Gonçalves, C. A.; Silva Dos Santos, T. R.; Garcia, Q. S. |
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| 저널 | Chemosphere |
| 권·호·쪽 | 233, 905-912 |
| PMID | 31340418 |
| DOI | 10.1016/j.chemosphere.2019.06.032 |
| MeSH | Antioxidants; Edible Grain; Electron Transport; Germination; Gibberellins; Glycine; Herbicides; Hydrogen Peroxide; Plant Growth Regulators; Seeds; Sorghum; Glyphosate |