Acta Univ. Agric. Silvic. Mendelianae Brun. 2009, 57(4), 13-18 | DOI: 10.11118/actaun200957040013

Vliv exprese genu pro HPPD na obsah vitaminu E v ječmeni jarním

Michal Kosař, Lumila Holková, Natálie Březinová Belcredi, Jaroslava Ehrenbergerová
Ústav pěstování, šlechtění rostlin a rostlinolékařství, Mendelova zemědělská a lesnická univerzita v Brně, Zemědělská 1, 613 00 Brno, Česká republika

Cílem pokusu bylo nalézt vztah mezi aktivitou genu pro 4-hydroxyfenlypyruvát dioxygenázu a výsledným obsahem vitaminu E v obilce u ječmene jarního. Sedm odrůd s rozdílným obsahem vitaminu E bylo pěstováno v kontrolovaných podmínkách ve fytotronu. Vzorky byly odebírány z vyvíjejících se klasů čtvrtý, osmý a dvanáctý den po opylení. Z vyvíjejících se obilek byla izolována RNA, která byla převedena na cDNA. Hodnocení normalizované relativní exprese bylo provedeno na přístroji IQ5 (Biorad).
Zjištěná relativní exprese z jednotlivých odběrů byla vztažena k celkovému obsahu vitaminu E u zkoumaných odrůd a linií. Nejvyšší aktivita genu pro HPPD byla detekována čtyři dny po opylení a korespondovala s výsledným obsahem vitaminu E v zrnu (r = 0,70). V dalších odběrech aktivita genu pro HPPD klesla a tento pokles byl výraznější u odrůd s nižším obsahem vitaminu E než u odrůd s vysokým obsahem vitaminu E. Aktivita genu zjištěná osmý a dvanáctý den po opylení korelovala s obsahem vitaminu E zjištěným v polních podmínkách (r = 0,85*). Suma relativních expresí za celou dobu sledování byla ve vztahu s výsledným obsahem vitaminu E v zrnu (r = 0,77*, rs =0,71). Rozdíl mezi sumou relativní exprese genu mezi odrůdou s nejvyšším obsahem vitaminu E (Wanubet) a nejnižším obsahem vitaminu E (KM 1771) byl osminásobný, zatímco rozdíl v obsahu vitaminu E byl pouze trojnásobný. To nasvědčuje tomu, že některé z dalších kroků v biosyntetické dráze limitují obsah vitaminu E v rostlinách.
Uvedenou metodou lze předpovědět výsledný obsah vitaminu E v zrnu (r = 0,77*), pro její složitost ji však nelze doporučit jako selekční kritérium pro šlechtitele.

vitamin E, tokoly, tokoferoly, HPPD, 4-hydroxyfenylpyruvát dioxygenáza, genová exprese, ječmen jarní

HPPD gene expression in relation to vitamin E content in spring barley

The enzyme 4-hydroxyphenylpyruvate dioxygenase (HPPD) has a very important role in the biosynthetic pathway of vitamin E. Its activity influences the final level of tocols in plant tissues. Seven barley cultivars with different vitamin E level were grown under control conditions and activity of HPPD gene was measured four, eight and twelve days after pollination of ear tissues. It was found that activity of HPPD gene corresponded with vitamin E content detected in grains (r = 0.77*). The relationship between the gene activity for HPPD eight and twelve days after pollination and vitamin E content was also confirmed for analyzed cultivars grown in the field conditions (r = 0.85*).

Keywords: vitamin E, tocols, tocopherols, HPPD, 4-hydroxyphenylpyruvate dioxygenase, gene activity, spring barley
Grants and funding:

This research was supported by grant: MŠMT 1M0570 (Ministry of Education, Youth and Sports, Czech Republic).

Received: April 21, 2009; Published: October 11, 2014  Show citation

ACS AIP APA ASA Harvard Chicago IEEE ISO690 MLA NLM Turabian Vancouver
Kosař, M., Holková, L., Březinová Belcredi, N., & Ehrenbergerová, J. (2009). HPPD gene expression in relation to vitamin E content in spring barley. Acta Universitatis Agriculturae et Silviculturae Mendelianae Brunensis, 57(4), 13-18. doi: 10.11118/actaun200957040013
Share...
Download citation
  • BibTeX (.bib)
  • Bookends (.ris)
  • EasyBib (.ris)
  • EndNote (.enw)
  • EndNote 8 (.xml)
  • ISI WoS (.isi)
  • Medlars (.medlars)
  • Mendeley (.ris)
  • MODS (.xml)
  • Papers (.ris)
  • RefWorks (.txt)
  • RefManager (.ris)
  • RIS (.ris)
  • MS Word (.xml)
  • Zotero (.ris)
    • Open full article

    References

    1. Collakova, E. and DellaPenna, D., 2003: Homogentisate phytyltransferase activity is limiting for tocopherol biosynthesis in Arabidopsis. Plant Physiology, 131, 2: 632-642. ISSN 0032-0889. DOI: 10.1104/pp.015222 Go to original source...
    2. DellaPenna, D., 1999: Nutritional genomics: manipulating plant micronutrients to improve human health. Science, 1999, 285, 5426: 375-379. ISSN 0036-8075. DOI: 10.1126/science.285.5426.375 Go to original source...
    3. Eitenmiller, R. R., Lee, J., 2004: Vitamin E: Food chemistry, composition, and analysis. 1. vyd, New York: CRC, 540 s. ISBN: 0824706889. Go to original source...
    4. Ehrenbergerová, J., Belcrediová, N., Prýma, J., Vaculová, K. and Newman, C.W., 2006: Effect of cultivar, year grown, and cropping system on the content of tocopherols and tocotrienols in grains of hulled and hulless barley. Plant Foods for Human Nutrition, 61, 3: 145-150. ISSN: 1573-9104. DOI: 10.1007/s11130-006-0024-6 Go to original source...
    5. Falk, J., Andersen, G., Kernebeck, B. and Krupinska, K., 2003: Constitutive overexpression of barley 4-hydroxyphenyl pyruvate dioxygenase in tobacco results in elevation of the vitamin E content in seeds but not in leaves. FEBS letters, 540, 1: 35-40. ISBN: 0-444-52133-X. Go to original source...
    6. Falk, J., Brosch, M., Schäfer, A., Braun, S. and Krupinska, K., 2005: Characterization of transplastomic tobacco plants with a plastid localized barley 4-hydroxyphenylpyruvate dioxygenase. Plant physiology, 162, 7: 738-742. ISSN 0032-0889. DOI: 10.1016/j.jplph.2005.04.005 Go to original source...
    7. Falk, J., Krahnstöver, A., van der Kooij, T. A. W., Schlensog, M. and Krupinska, K., 2004: Tocopherol and tocotrienol accumulation during development of caryopses from barley (Hordeum vulgare L.). Phytochemistry, 65, 22: 2977-2985. ISSN: 00319422. DOI: 10.1016/j.phytochem.2004.08.047 Go to original source...
    8. Holasová, M., Velíšek, J. and Davídek, J., 1995: Tocopherol and tocotrienol contents in cereal grains. Potravinářské Vědy, 13, 6: 409-417. ISSN 1212-1800.
    9. Kosař, M., Holková, L., Bradáčová, M., Ehrenbergerová, J., 2006: Sekvenční analýza a ověření aktivity genu pro 4-hydroxyfenylpyruvát dioxygenázu v ječmeni. In: Bulletin České společnosti experimentální biologie rostlin a Fyziologické sekce Slovenské botanické společnosti. Vol 2, 2: 74. ISSN 1213-6670.
    10. McLaughlin, P. J. and Weihrauch, J. L., 1979: Vitamin E content of foods. Journal of the American Dietetic Association, 75, 5: 647-651. ISSN: 00028223. Go to original source...
    11. Pfaffl, M. W., 2001: A new mathematical model for relative quantification in real-time RT-PCR. Nucleic Acids Research, 29, 9: e-45. ISSN 1362-4962. Go to original source...
    12. Prýma, J., Ehrenbergerová, J., Belcrediová, N., Vaculová, K., 2007: Tocol content in barley. Acta Chimica Slovenica., 54, 1: 102-105. ISSN 1318-0207.
    13. Prýma, J., Havlová P., Šusta J., Mikulíková R., Ehrenbergerová, J., Němejc, R., 2000: Zdravotně nezávadné látky v ječmeni a v pivu. Kvasný průmysl, 46 (12): 350-353. ISSN 0023-5830. DOI: 10.18832/kp2000029 Go to original source...
    14. Rasmussen, R., 2001: Quantification on the LightCycler. In: Meuer, S., Wittwer, C., Nakagawara, K. (ed.): Rapid Cycle Real-time PCR, Methods and Applications. 1. vyd. Heidelberg: Springer Press, 223 s. ISBN: 3540667369. Go to original source...
    15. Suprunova, T., Krugman, T., Fahima, T., Chen, G., Shams, I., Korol, A. and Nevo, E., 2004: Differential expression of dehydrin genes in wild barley, Hordeum spontaneum, associated with resistance to water deficit. Plant, Cell and Environment, 27, 10: 1297-1308. ISBN: 0140-7791. DOI: 10.1111/j.1365-3040.2004.01237.x Go to original source...
    16. Tsegaye, Y., Shintani, D. K. and DellaPenna, D., 2002: Overexpression of the enzyme p-hydroxyphenylpyruvate dioxygenase in Arabidopsis and its relation to tocopherol biosynthesis. Plant Physiology and Biochemistry, 40, 11: 913-920. ISSN: 0981-9428. DOI: 10.1016/S0981-9428(02)01461-4 Go to original source...
    17. Wang, L. J., Newman, R. K., Newman, C. W., Jackson, L. L. and Hofer, P. J., 1993: Tocotrienol and fatty acid composition of barley oil and effects on lipid metabolism. Plant Foods for Human Nutrition. 43, 1: 9-17. ISSN: 1573-9104. DOI: 10.1007/BF01088091 Go to original source...

    This is an open access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License (CC BY NC ND 4.0), which permits non-comercial use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original publication is properly cited. No use, distribution or reproduction is permitted which does not comply with these terms.


    Return to the content