A possible role of proline in plant stress memory

Abstract

The previous exposure to abiotic stress such as drought may prime plants, leading to their improved response upon later stress onset. This phenomenon, called plant stress memory, is linked to a plethora of mechanisms exerted on several levels. A complex analysis of proline metabolism in leaves and roots was performed to test the putative role of proline in such response to recurrent stress, represented by two periods of water deficit, interrupted by a period of rewatering during recovery. To provide a better understanding of intraspecific differences in drought stress memory response of plants and its inheritance, maize (Zea mays L.) parental genotypes with differing drought sensitivity and their F1 reciprocal hybrid offspring were chosen as the plant material. The water deficit had a more pronounced effect on proline metabolism in leaves than in roots. The proline content increased in response to drought, which was linked to a higher proline biosynthesis and a lower proline catabolism. Marked differences in proline metabolism among genotypes were observed, confirming the previous findings that recurrent drought response is not conserved even within the same species. However, contrary to the original assumptions on the role of proline in plant stress memory, the statistical analysis showed that...

Předchozí vystavení abiotickému stresu může u rostlin vyvolat tzv. "priming", posléze vedoucí k jejich zlepšené reakci během pozdějších stresových období. Tento fenomén, nazývaný stresová paměť rostlin, je spojen s řadou mechanismů projevujících se na několika úrovních. Pro otestování možné úlohy prolinu v reakci rostlin na opakované sucho, reprezentované dvěma periodami nedostatku vody, přerušenými periodou znovuzalévání během obnovy, byla provedena komplexní analýza prolinového metabolismu v listech a kořenech. Pro lepší porozumění vnitrodruhovým rozdílům v paměťové odpovědi rostlin na stres suchem, a také její dědičnosti, byly jako rostlinný materiál vybrány dva rodičovské genotypy kukuřice seté (Zea mays L.) s rozdílnou citlivostí vůči suchu, a jejich F1 reciprocí hybridi. Nedostatek vody ovlivnil metabolismus prolinu více u listů než u kořenů. Obsah prolinu se po vystavení suchu zvýšil, což bylo způsobeno vyšší mírou syntézy a nižší mírou katabolismu prolinu. Byly pozorovány výrazné rozdíly v metabolismu prolinu mezi genotypy, potvrzující dřívější zjištění že reakce rostlin na opakované sucho v tomto ohledu nemusí mít stejný průběh, a to ani v rámci stejného druhu. Avšak, v kontrastu s původními předpoklady ohledně úlohy prolinu ve stresové paměti rostlin, neukázala statistická analýza skoro...