Electrolyte leakage and lipid degradation account for cold sensitivity in leaves ofCoffea sp. plants

Campos, Paula Scotti; Quartin, Virgí nia; Ramalho, José C.; Nunes, M. A.

doi:10.1078/0176-1617-00833

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“…Regarding cold stress damage in plants, some evaluations of oxidative damage has been performed (Kim & Tai 2011, Zhang et al 2011, Kim et al 2012. Oxidative damage can be indirectly evaluated by malondialdehyde content measurement, which is considered as a marker of cold damage (Campos et al 2003, Kim & Tai 2011. Another widely used tool to measure photosynthetic activity and stress signal in plants is chlorophyll fluorescence (Sikuku et al 2010).…”

Section: Introductionmentioning

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Cold tolerance evaluation of temperate rice (Oryza sativa L. ssp. japonica) genotypes at seedling stage

et al. 2015

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Cold is the most important abiotic factor that affect rice yield in Chile, which can alter the phenology and physiology of the rice at seedling stage. With the aim to increase the accuracy for cold tolerance evaluation in Chilean Rice Breeding Program of the Instituto de Investigaciones Agropecuarias (INIA), 109 experimental lines were evaluated to cold tolerance using morphological and physiological traits, at seedling stage. Cold treatment was achieved by placing seedlings at 5 °C on dark for 72 h and evaluations were made after seven days recovery. Leaf chlorosis based on the standard evaluation system scale (SES), Chlorophyll content (Chl), Malondialdehyde concentration (MDA) and maximum quantum yield of Photosystem II (Fv/Fm) were evaluated. Best linear unbiased prediction (BLUP) for all traits and multivariate analysis were made in order to determine the cold tolerant genotypes. Variability in cold tolerance among experimental lines was described by principal component and cluster analysis of BLUPs for all traits. The broad sense heritability calculated for SES scale was the highest (0.54), while for Fv/Fm was the lowest (0.10). Genotypes with high cold tolerance were Quila 242002 and Quila 241304, while more susceptible genotypes were Quila 64117, Quila 260312 and Quila 241607. The results suggest that the BLUPs and multivariate analysis allow adequate clustering of rice genotypes according to the degree of their cold tolerance. Finally, we suggest that SES scale and Chl content were the most suitable traits to evaluate cold tolerance for the rice genotypes studied and for the conditions evaluated. Keywords: Experimental lines, low temperatures, multivariate analysis, BLUP. RESUMENEl frío es el factor abiótico más importante que afecta los rendimientos del arroz en Chile, el cual puede alterar la fenología y la fisiología del arroz en estado de plántula. Con el objetivo de incrementar la precisión en la evaluación por tolerancia al frío en el Programa de Mejoramiento Genético de arroz del Instituto de Investigaciones Agropecuarias (INIA) de Chile, se evaluó la tolerancia al frío de 109 líneas experimentales en estado de plántula, utilizando atributos morfológicos y fisiológicos. El tratamiento por frío fue realizado sometiendo las plántulas a 5 °C por 72 h y las evaluaciones fueron realizadas después de siete días de recuperación. Se evaluó la clorosis foliar según la escala del sistema de evaluación estándar del IRRI (SES), el contenido de clorofila (Chl), la concentración de malondialdehido (MDA) y la eficiencia máxima fotoquímica del fotosistema II (Fv/Fm). El mejor predictor lineal insesgado (BLUP) para todos los atributos y un análisis multivariado fueron realizados con el fin de determinar los genotipos tolerantes al frío. La variabilidad de la tolerancia al frío entre las líneas experimentales fue descrita mediante componentes principales y un análisis de conglomerado utilizando los BLUPs para cada atributo. La heredabilidad en sentido amplio calculada para la escala SES fue la mayor (0,54)...

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Section: Introductionmentioning

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Cold tolerance evaluation of temperate rice (Oryza sativa L. ssp. japonica) genotypes at seedling stage

et al. 2015

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“…After saponification, fatty acids were methylated with BF 3 (Merck) according to Mercalfe et al [14] using heptadecanoic acid (C17:0) as an internal standard. Subsequently they were analysed by gas-liquid chromatography as described in Mercalfe et al [22]. …”

Section: Lipid Analysismentioning

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“…For lipid analysis, the general procedure of Pham Thi et al [20] was used with modification according to Scotti Campos et al [22]. Lipids were extracted in chloroform/methanol/water (1/1/1, v/v/v) according to Allen et al [1].…”

Section: Lipid Analysismentioning

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Physiological and biochemical responses to low non-freezing temperature of two Eucalyptus globulus clones differing in drought resistance

Shvaleva

Silva²,

Scotti

et al. 2008

Ann. For. Sci.

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-We have compared the metabolic responses of leaves and roots of two Eucalyptus globulus L. clones CN5 and ST51 that differ in their sensitivity to water deficits (ST51 is more drought sensitive), with regard to the effect of chilling (10/5 • C, day/night). We studied changes in growth, osmotic potential and osmotically active compounds, soluble proteins, leaf pigments, and membrane lipid composition. Our data showed that both clones have the ability to acclimatize to chilling temperatures. As a result of 10 days of acclimation, an increase of soluble sugars in leaves of treated plants of both clones was observed that disappeared later on. Differences between clones were observed in the photosynthetic pigments and soluble protein content which were more stable in CN5 under chilling. It also was apparent that CN5 presented a less negative predawn water potential (ψ pd ) and a higher leaf turgor than ST51 throughout the chilling treatment. In the case of the CN5, increased total lipids (TFA) and concomitant increase of linolenic acid (C18:3) in leaves after acclimatization may be related to a better clone performance under chilling temperatures. Moreover, a higher constitutive investment in roots in the case of CN5 as compared to ST51 may benefit new root regeneration under low temperatures favoring growth after cold Mediterranean winter.carbohydrates / chilling / Eucalyptus globulus L. / lipids / membranes Résumé -Réponses physiologiques et biochimiques à des températures froides positives de deux clones d'Eucalyptus globulus qui diffèrent à travers leur résistance à la sécheresse. Nous avons comparé les réponses métaboliques au niveau des feuilles et racines de deux clones d'Eucalyptus globules L. CN5 et ST51 qui différent par leur sensibilité à la sécheresse (ST51 étant le plus sensible) en comparaison à l'effet de refroidissement (10 • C/5 • C, jour/nuit). Nous avons étudié les variations de croissance, de potentiel osmotique, des composés actifs osmotiquement, des protéines solubles, des pigments foliaires et de la composition de la membrane lipidique. Nos données ont montré que les deux clones ensemble ont la capacité de s'acclimater aux températures froides. À dix jours d'acclimatation, une augmentation de la teneur en sucres solubles dans les feuilles des plantes traitées des deux clones a été observée jusqu'à disparaître dans le temps. Des différences entre les clones ont été observées au niveau du contenu en pigments photosynthétiques et en protéines solubles qui d'ailleurs ont été plus stables pour le clone CN5 sous l'effet du froid. Il est aussi notable que CN5 a présenté un potentiel hydrique de base (ψ pd ) moins négatif et une turgescence foliaire plus élevée que ST51 à travers le traitement au froid. Dans le cas du clone CN5, l'augmentation concomitante des acides gras totaux (AGT) et de l'acide linolénique. (C18 :3) au niveau des feuilles après l'acclimatation peut être corrélée à une meilleure performance de ce dernier sous des températures froides. De plus, un investissement constitutif...

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“…Cold temperatures reduce enzymatic activity, alter metabolism, and decrease photosynthetic capacity of plant tissues (Dubey, 1997). These changes are often associated with increased membrane permeability and degradation of membrane integrity (Campos et al, 2003), causing electrolytes from stressed cells to leak into the surrounding apoplast. EL estimates cell damage and hardiness by comparing conductivity of leaked contents from injured and uninjured tissues (Mattsson, 1996;McKay, 1992).…”

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Endurcissement au froid et réponse des semis de Juglans nigra transplantés après exposition à différentes modalités de stockage

et al. 2008

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-• Effects of overwinter storage regimes on seedling cold hardiness and physiological vigor are relatively unexplored, particularly for temperate deciduous forest tree species.• We evaluated influence of storage duration (0, 66, 119, or 175 d) on electrolyte leakage of stem and root collar tissues following exposure to a series of freeze-test temperatures in black walnut (Juglans nigra L.) seedlings sampled from cold (3 • C) or freezer (-2 • C) storage. Seedlings were subsequently transplanted into a controlled growth chamber environment for two months.• Regardless of storage temperature, mean LT 50 was lowest for seedlings stored for 66 d (≤ -34 • C) and increased dramatically after 119 d (≥ -13 • C).• Root collar tissue had lower LT 50 than stem tissue after 119 d for cold-stored seedlings, reflecting importance of evaluative tissue type. Days to bud break shortened with increasing storage duration up to 119 d and stabilized thereafter for both storage regimes. Root growth potential was maximized after 119 d of storage, and subsequently declined for cold-stored seedlings. Height growth increased following storage, regardless of duration.• To promote stress resistance and transplant growth response, we recommend that black walnut seedlings from this genetic source be outplanted after approximately 66-119 d of storage.black walnut / bud break / cold hardiness / cold storage / electrolyte leakage / freezer storage / root growth potential Résumé -Endurcissement au froid et réponse des semis de Juglans nigra transplantés après exposition à différentes modalités de stockage.• Les effets de différentes modalités de stockage hivernal sur la résistance au froid des semis et sur leur vigueur physiologique ont été relativement inexplorés, en particulier pour les arbres forestiers décidus tempérés.• Nous avons évalué l'influence de la durée de stockage (0, 66, 119 ou 175 jours) sur la perte d'électrolyte de la tige et des tissus du collet racinaire exposés à une série de tests (témoin 4 %C, -10 • C, -20 • C, -40 • C) de température de congélation de semis de noyer noir (Juglans nigra L.), après stockage au froid (3 • C) ou au gel (-2 • C). Les semis étaient ensuite transplantés dans une chambre climatisée pour une durée de deux mois. Indépendamment de la température de stockage, la moyenne de LT50 (température létale correspondant à un endommagement de 50 % des plants) a été plus basse pour les semis stockés pendant 66 jours (≤ -34 • C) et s'est accrue de façon spectaculaire après 119 jours (≥ -13 • C).• Les tissus du collet racinaire avaient un plus bas LT50 que les tissus de la tige, après 119 jours pour les semis stockés au froid, reflétant l'importance du type de tissu pour l'évaluation. Le nombre de jours jusqu'au débourrement a été raccourci avec l'accroissement de la durée de stockage jusqu'à 119 jours et s'est stabilisé par la suite pour les deux modalités de stockage. Le potentiel de croissance racinaire a été maximisé après 119 jours de stockage et a décliné par la suite, pour les semis stockés au froid...

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Electrolyte leakage and lipid degradation account for cold sensitivity in leaves ofCoffea sp. plants

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Cold tolerance evaluation of temperate rice (Oryza sativa L. ssp. japonica) genotypes at seedling stage

Cold tolerance evaluation of temperate rice (Oryza sativa L. ssp. japonica) genotypes at seedling stage

Physiological and biochemical responses to low non-freezing temperature of two Eucalyptus globulus clones differing in drought resistance

Endurcissement au froid et réponse des semis de Juglans nigra transplantés après exposition à différentes modalités de stockage

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