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Changes in antioxidant and lignifying enzyme activities in sunflower roots (Helianthus annuus L.) stressed with copper excess - 01/01/03

Doi : 10.1016/S1631-0691(03)00157-4 

Hager  Jouili,  Ezzedine  El Ferjani * *Corresponding author.

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Résumé

Treatment with 50 μM CuSO4 for five days caused significant decrease in dry-matter production and protein level of ten-day-old sunflower seedling roots. An increase of lipoperoxidation product rate was also observed. The involvement of some enzyme activities in the sunflower root defence against Cu-induced oxidative stress was studied. Copper treatment induced several changes in antioxidant enzymes. SOD (superoxide dismutase, EC 1.15.1.1) activity was reduced but CAT (catalase, EC 1.11.1.6) and GPX (guaiacol peroxidase, EC 1.11.1.7) activities were significantly enhanced. The lignifying peroxidase activities, assayed using coniferyl alcohol and syringaldazine, were also stimulated. Analysis by native gel electrophoresis of syringaldazine peroxidase activity showed the stimulation of an isoform (A2) and the induction of another one (A1) under cupric stress conditions. On the other hand, the activity of PAL (phenylalanine ammonia lyase, EC 4.3.1.5), which plays an important role in plant defence, was also activated. The possible mechanisms by which Cu-induced growth delay and changes in enzymatic activities involved in plant defence processes are discussed. To cite this article: H. Jouili, E. El Ferjani, C. R. Biologies 326 (2003).

Résumé

Des jeunes plantules de tournesol (Helianthus annuus L.) cultivées sur un milieu nutritif de base en conditions contrôlées et âgées de 10 jours sont traitées par une dose de 50 μmoll  de CuSO4 pendant cinq jours. Les effets du stress métallique sont déterminés, au niveau des racines, sur la croissance, la teneur en protéines totales, la lipoperoxydation membranaire et les activités de certaines enzymes impliquées dans la défense contre les stress abiotiques. Concernant la croissance, l'application de 50 μmol l  de CuSO4 dans le milieu de culture se traduit par une nette réduction de la biomasse sèche racinaire, estimée à   par rapport aux témoins. La longueur des racines traitées ainsi que leur teneur en eau sont également réduites de   et de  , respectivement. L'effet du stress cuprique se manifeste encore par une diminution de   de la teneur des protéines totales solubles et une stimulation significative de la production de MDA (malondialdéhyde), un des produits majeurs de la lipoperoxydation membranaire. Parallèlement à ces perturbations, des modulations de quelques activités enzymatiques ont été notées. En effet, les racines traitées présentent une importante stimulation de l'activité de la CAT (catalase, EC 1.11.1.11) et la GPX (gaïacol peroxydase, EC 1.11.1.7) (  et  , respectivement par rapport aux témoins). Quant à la SOD (superoxyde dismutase, EC 1.15.1.1), son activité se trouve plutôt inhibée dans les extraits de racines traitées par le cuivre en excès. L'étude a porté aussi sur l'activité de certaines enzymes impliquées dans le processus de lignification : les peroxydases lignifiantes et la PAL (phénylalanine ammonia-lyase, EC 4.3.1.5), l'enzyme clé de la voie de biosynthèse des phénylpropanoïdes, aboutissant à la formation des monolignols. L'activité des peroxydases lignifiantes a été testée par leurs substrats spécifiques : l'alcool coniférylique et la syringaldazine. Le dosage de l'alcool coniférylique peroxydase montre une stimulation importante de son activité ( ). De même, la révélation de l'activité de la syringaldazine peroxydase par électrophorèse native sur gel de polyacrylamide a montré la stimulation d'un isoforme (A2) et l'induction d'un autre isoforme (A1). Cette stimulation de l'activité des peroxydases lignifiantes a été accompagnée, en outre, d'une activation de la PAL dans les racines traitées par le cuivre. L'ensemble des modifications des activités enzymatiques étudiées est discuté en relation avec le retard de croissance enregistré dans les racines de tournesol traitées par 50 μmoll  de CuSO4. Pour citer cet article : H. Jouili, E. El Ferjani, C. R. Biologies 326 (2003).

Mots clés  : catalase ; peroxidases ; Helianthus annuus L. ; PAL ; SOD.

Mots clés  : catalase ; Helianthus annuus L. ; PAL ; peroxydases ; SOD.

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© 2003  Publié par Elsevier Masson SAS de la part de Académie des sciences.

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Vol 326 - N° 7

P. 639-644 - juillet 2003 Retour au numéro
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