Published October 30, 2021 | Version v1
Publication Open

Seed priming with proline improved photosystem II efficiency and growth of wheat (Triticum aestivum L.)

Creators

  • 1. University of Sargodha
  • 2. Bahauddin Zakariya University
  • 3. Zhejiang University
  • 4. Institute of Crop Sciences
  • 5. Warsaw University of Life Sciences

Description

Abstract Background Proline can promote growth of plants by increasing photosynthetic activity under both non-stress and abiotic stress conditions. However, its role in non-stressed conditions is least studied. An experiment was conducted to assess as to whether increase in growth of wheat due to seed priming with proline under non-stress condition was associated with proline-induced changes in photosystem II (PSII) activity. Seeds of four wheat varieties (S-24, Sehar-06, Galaxy-13, and Pasban-90) were primed with different concentrations of proline (0, 5, 15 and 25 mM) for 12 h and allowed to grow under normal conditions. Biomass accumulation and photosynthetic performance, being two most sensitive features/indicators of plant growth, were selected to monitor proline modulated changes. Results Seed priming with proline increased the fresh and dry weights of shoots and roots, and plant height of all four wheat varieties. Maximum increase in growth attributes was observed in all four wheat varieties at 15 mM proline. Maximum growth improvement due to proline was found in var. Galaxy-13, whereas the reverse was true for S-24. Moreover, proline treatment changed the Fo, Fm, Fv/Fo, PI ABS , PI Tot in wheat varieties indicating changes in PSII activity. Proline induced changes in energy fluxes for absorption, trapping, electron transport and heat dissipation per reaction center indicated that var. Galaxy-13 had better ability to process absorbed light energy through photosynthetic machinery. Moreover, lesser PSII efficiency in var. S-24 was due to lower energy flux for electron transport and greater energy flux for heat dissipation. This was further supported by the fact that var. S-24 had disturbance at acceptor side of PSI as reflected by reduction in ΔV IP , probability and energy flux for electron transport at the PSI end electron acceptors. Conclusion Seed priming with proline improved the growth of wheat varieties, which depends on type of variety and concentration of proline applied. Seed priming with proline significantly changed the PSII activity in wheat varieties, however, its translation in growth improvement depends on potential of processing of absorbed light energy by electron acceptors of electron transport chain, particularly those present at PSI end.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

يمكن لبرولين الخلفية المجردة أن يعزز نمو النباتات من خلال زيادة نشاط التمثيل الضوئي في ظل ظروف الإجهاد اللاإجهادي واللاأحيائي. ومع ذلك، فإن دورها في الظروف غير المجهدة هو الأقل دراسة. تم إجراء تجربة لتقييم ما إذا كانت الزيادة في نمو القمح بسبب تحضير البذور مع البرولين تحت ظروف غير مجهدة مرتبطة بالتغيرات التي يسببها البرولين في نشاط النظام الضوئي الثاني (PSII). تم تجهيز بذور أربعة أنواع من القمح (S -24 و Sehar -06 و Galaxy -13 و Pasban -90) بتركيزات مختلفة من البرولين (0 و 5 و 15 و 25 ملم) لمدة 12 ساعة وسمح لها بالنمو في ظل الظروف العادية. تم اختيار تراكم الكتلة الحيوية وأداء التمثيل الضوئي، وهما من أكثر السمات/المؤشرات حساسية لنمو النبات، لمراقبة التغييرات المعدلة بالبرولين. النتائج أدى تحضير البذور بالبرولين إلى زيادة الأوزان الطازجة والجافة للبراعم والجذور، وارتفاع النبات لجميع أصناف القمح الأربعة. ولوحظت زيادة قصوى في سمات النمو في جميع أصناف القمح الأربعة عند 15 ملم من البرولين. تم العثور على أقصى تحسن في النمو بسبب البرولين في VAR. Galaxy -13، في حين كان العكس صحيحًا بالنسبة لـ S -24. علاوة على ذلك، غيرت معالجة البرولين Fo و Fm و Fv/Fo و PI ABS و PI Tot في أصناف القمح مما يشير إلى تغييرات في نشاط PSII. تشير التغيرات الناجمة عن خط الإنتاج في تدفقات الطاقة للامتصاص والحبس ونقل الإلكترون وتبديد الحرارة لكل مركز تفاعل إلى أن فار. يتمتع Galaxy -13 بقدرة أفضل على معالجة الطاقة الضوئية الممتصة من خلال آلات التمثيل الضوئي. علاوة على ذلك، انخفاض كفاءة PSII في فار. كان S -24 بسبب انخفاض تدفق الطاقة لنقل الإلكترون وتدفق أكبر للطاقة لتبديد الحرارة. وقد تم دعم ذلك أيضًا من خلال حقيقة أن VAR. كان لدى S -24 اضطراب في الجانب المتقبل من PSI كما ينعكس من خلال الانخفاض في IP ΔV والاحتمال وتدفق الطاقة لنقل الإلكترون في مستقبلات الإلكترون الطرفية PSI. أدى تحضير البذور مع البرولين إلى تحسين نمو أصناف القمح، والتي تعتمد على نوع الصنف وتركيز البرولين المطبق. أدى تحضير البذور بالبرولين إلى تغيير كبير في نشاط PSII في أصناف القمح، ومع ذلك، فإن ترجمته في تحسين النمو تعتمد على إمكانات معالجة الطاقة الضوئية الممتصة بواسطة مستقبلات الإلكترون لسلسلة نقل الإلكترون، خاصة تلك الموجودة في نهاية رطل لكل بوصة مربعة.

Translated Description (French)

Résumé Contexte La proline peut favoriser la croissance des plantes en augmentant l'activité photosynthétique dans des conditions de stress non stressantes et abiotiques. Cependant, son rôle dans les conditions non stressées est le moins étudié. Une expérience a été menée pour évaluer si l'augmentation de la croissance du blé due à l'amorçage des graines avec la proline dans des conditions non stressantes était associée à des changements induits par la proline dans l'activité du photosystème II (PSII). Les graines de quatre variétés de blé (S-24, Sehar-06, Galaxy-13 et Pasban-90) ont été amorcées avec différentes concentrations de proline (0, 5, 15 et 25 mM) pendant 12 h et ont pu pousser dans des conditions normales. L'accumulation de biomasse et la performance photosynthétique, qui sont les deux caractéristiques/indicateurs les plus sensibles de la croissance des plantes, ont été sélectionnées pour surveiller les changements modulés par la proline. Résultats L'amorçage des semences avec de la proline a augmenté le poids frais et sec des pousses et des racines, ainsi que la hauteur des plantes des quatre variétés de blé. Une augmentation maximale des attributs de croissance a été observée dans les quatre variétés de blé à 15 mM de proline. Une amélioration maximale de la croissance due à la proline a été observée dans la var. Galaxy-13, alors que l'inverse était vrai pour S-24. De plus, le traitement à la proline a modifié les Fo, Fm, Fv/Fo, PI ABS , PI Tot dans les variétés de blé indiquant des changements dans l'activité PSII. Les changements induits par la proline dans les flux d'énergie pour l'absorption, le piégeage, le transport d'électrons et la dissipation de chaleur par centre de réaction ont indiqué que la var. La galaxie-13 avait une meilleure capacité à traiter l'énergie lumineuse absorbée par les machines photosynthétiques. De plus, une efficacité PSII moindre dans la var. Le S-24 était dû à un flux d'énergie plus faible pour le transport des électrons et à un flux d'énergie plus important pour la dissipation de la chaleur. Cela a été en outre soutenu par le fait que var. Le S-24 avait une perturbation du côté accepteur du psi, comme en témoigne la réduction de ΔV IP , de la probabilité et du flux d'énergie pour le transport d'électrons au niveau des accepteurs d'électrons terminaux du psi. Conclusion L'amorçage des semences avec de la proline a amélioré la croissance des variétés de blé, ce qui dépend du type de variété et de la concentration de proline appliquée. L'amorçage des semences avec la proline a considérablement modifié l'activité du PSII dans les variétés de blé, cependant, sa traduction en amélioration de la croissance dépend du potentiel de traitement de l'énergie lumineuse absorbée par les accepteurs d'électrons de la chaîne de transport d'électrons, en particulier ceux présents à l'extrémité PSI.

Translated Description (Spanish)

Resumen Antecedentes La prolina puede promover el crecimiento de las plantas al aumentar la actividad fotosintética tanto en condiciones de estrés no estresante como de estrés abiótico. Sin embargo, su papel en condiciones no estresantes es el menos estudiado. Se realizó un experimento para evaluar si el aumento en el crecimiento del trigo debido al cebado de semillas con prolina en condiciones sin estrés se asoció con cambios inducidos por prolina en la actividad del fotosistema II (PSII). Las semillas de cuatro variedades de trigo (S-24, Sehar-06, Galaxy-13 y Pasban-90) se cebaron con diferentes concentraciones de prolina (0, 5, 15 y 25 mM) durante 12 h y se dejaron crecer en condiciones normales. La acumulación de biomasa y el rendimiento fotosintético, que son dos características/indicadores más sensibles del crecimiento de las plantas, se seleccionaron para monitorear los cambios modulados por prolina. Resultados El cebado de semillas con prolina aumentó los pesos frescos y secos de los brotes y las raíces, y la altura de la planta de las cuatro variedades de trigo. Se observó un aumento máximo en los atributos de crecimiento en las cuatro variedades de trigo a 15 mM de prolina. Se encontró una mejora máxima del crecimiento debido a la prolina en var. Galaxy-13, mientras que lo contrario era cierto para S-24. Además, el tratamiento con prolina cambió el Fo, Fm, Fv/Fo, PI ABS , PI Tot en variedades de trigo, lo que indica cambios en la actividad de PSII. Los cambios inducidos por la prolina en los flujos de energía para la absorción, el atrapamiento, el transporte de electrones y la disipación de calor por centro de reacción indicaron que var. La galaxia 13 tenía una mejor capacidad para procesar la energía de la luz absorbida a través de la maquinaria fotosintética. Además, una menor eficiencia de PSII en var. El S-24 se debió a un menor flujo de energía para el transporte de electrones y a un mayor flujo de energía para la disipación de calor. Esto se vio respaldado por el hecho de que var. S-24 tuvo perturbación en el lado aceptor de la psi como se refleja por la reducción en ΔV IP , probabilidad y flujo de energía para el transporte de electrones en los aceptores de electrones del extremo de la psi. Conclusión El cebado de semillas con prolina mejoró el crecimiento de las variedades de trigo, lo que depende del tipo de variedad y la concentración de prolina aplicada. El cebado de semillas con prolina cambió significativamente la actividad de PSII en las variedades de trigo, sin embargo, su traducción en la mejora del crecimiento depende del potencial de procesamiento de la energía luminosa absorbida por los aceptores de electrones de la cadena de transporte de electrones, particularmente los presentes al final de la PSI.

Files

s12870-021-03273-2.pdf

Files (3.9 MB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:02a66ac9e584fb04a4c110dd7e6dd171
3.9 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
تمهيد البذور مع تحسين كفاءة النظام الضوئي الثاني للبرولين ونمو القمح (Triticum aestivum L.)
Translated title (French)
Amorçage des semences avec amélioration de l'efficacité du photosystème II de la proline et de la croissance du blé (Triticum aestivum L.)
Translated title (Spanish)
El cebado de semillas con prolina mejoró la eficiencia del fotosistema II y el crecimiento del trigo (Triticum aestivum L.)

Identifiers

Other
https://openalex.org/W3208024978
DOI
10.1186/s12870-021-03273-2

Is supplement to
https://openalex.org/W90191274 (Other)
https://openalex.org/W2405897575 (Other)
https://openalex.org/W2258661389 (Other)
https://openalex.org/W2094051440 (Other)
https://openalex.org/W2070168925 (Other)
https://openalex.org/W2063033371 (Other)
https://openalex.org/W2027480588 (Other)
https://openalex.org/W1996830667 (Other)
https://openalex.org/W1976400172 (Other)
https://openalex.org/W1931997195 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Pakistan

References

  • https://openalex.org/W1553014277
  • https://openalex.org/W1584901111
  • https://openalex.org/W1928663029
  • https://openalex.org/W1972113730
  • https://openalex.org/W1973847797
  • https://openalex.org/W1993661626
  • https://openalex.org/W1995360494
  • https://openalex.org/W2015457171
  • https://openalex.org/W2018318080
  • https://openalex.org/W2026793607
  • https://openalex.org/W2032525226
  • https://openalex.org/W2035755182
  • https://openalex.org/W2039730429
  • https://openalex.org/W204374657
  • https://openalex.org/W2047571950
  • https://openalex.org/W2048735967
  • https://openalex.org/W2051161146
  • https://openalex.org/W2057433097
  • https://openalex.org/W2063965834
  • https://openalex.org/W2066764287
  • https://openalex.org/W2109771432
  • https://openalex.org/W2131188719
  • https://openalex.org/W2134170219
  • https://openalex.org/W2135572188
  • https://openalex.org/W2321443763
  • https://openalex.org/W2340144316
  • https://openalex.org/W2415605253
  • https://openalex.org/W2547269372
  • https://openalex.org/W2609080078
  • https://openalex.org/W2746036495
  • https://openalex.org/W2755722191
  • https://openalex.org/W2767990630
  • https://openalex.org/W2769106587
  • https://openalex.org/W2801855234
  • https://openalex.org/W2889574342
  • https://openalex.org/W2894382175
  • https://openalex.org/W2913180669
  • https://openalex.org/W2957899554
  • https://openalex.org/W2971881262
  • https://openalex.org/W2982880189
  • https://openalex.org/W2999032033
  • https://openalex.org/W3010243425
  • https://openalex.org/W3043118084
  • https://openalex.org/W3043851678
  • https://openalex.org/W3131010276