Advertisement

Biologia Plantarum

, 10:462 | Cite as

Dynamics of amino acids in pea stem sections during root formation and its inhibition by kinetin and ethionine

  • M. Kamínek
Article

Abstract

An investigation was conducted to study the interrelation of free amino acid metabolism and root formation in etiolated pea stem sections as dependent on time and on inhibition of root formation by kinetin and ethionine.

The rise in the level of aspartic acid and increase in the rate of conversion of14C-labeled glucose to free amino acids were found to be characteristic features of the formation of foci of meristematic cells in pericyclo region. The formation of roots was reflected, in general, much more in the rate of conversion of labeled glucose to free amino acids than in the levels of corresponding amino acids.

The total amount of free amino acids was not significantly changed during incubation of stem sections in a solution of kinetin (5×10−5 m). A rapid fall in their level was recorded in the next 24 hours. The incorporation of14C from glucose into a precursor of lignin, phenylalanine, was completely inhibited by kinetin which stimulated simultanously the growth of adjacent buds. Stimulation of secondary xylem formation, which appeared later, was accompanied by the resumption of14C-incorporation into phenylalanine.

Inhibition of root formation by ethionine resulted in the rapid fall of the level of most amino acids and in a significant decrease in the rate of incorporation of14C from glucose into amino acids. A decreasing level of ethionine in tissues during cultivation of ethionine-treated stem sections was accompanied by a gradual rise in the individual amino acids and in the rate of conversion of glucose into free amino acids.

Keywords

Aspartic Acid Free Amino Acid Kinetin Homoserine Individual Amino Acid 
These keywords were added by machine and not by the authors. This process is experimental and the keywords may be updated as the learning algorithm improves.

Metabolismus aminokyselin v úsecích stonk⫲ hrachu při tvorbě kořen⫲ a její inhibiei vlivem kinetinu a etioninu

Метаболизм аминокиелот у отрезков етеблей гороха в течение корнеобразования и во время его торможения под влиянием кинетина и этионина

Abstract

Vytváření meristematických ohnisek v pericyklu úsek⫲ etiolovaných stonk⫲ hrachu při tvorbě adventivních kořen⫲ bylo provázeno zvýšením hladiny volné kyseliny asparagové a zvýšoním stupně inkorporace14C z glukosy-U-14C do volných aminokyselin v bazálních částech řízk⫲.

Během 16 hod. inkubace úsek⫲ stonk⫲ v roztoku kinetinu (5×10−5 m), který inhiboval vytváření kořen⫲, se koncentrace volných aminokyselin podstatně neměnila. V následujících 24 hod. kultivace se hladina volných aminokyselin značně snížila. Kinetinem stimulovaný r⫲st postranních pupen⫲ byl provázen úplnou inhibicí inkorporace14C ze značné glukosy do prekursoru ligninu-fenylalaninu. V pr⫲běhu další kultivace úsek⫲, kdy dochází k stimulaci tvorby deuteroxylému, byla inkorporace14C do fenylalaninu obnovena.

Inhibice tvorby kořen⫲ etioninom (etylanalog metioninu) byla provázena prudkým poklesom hladiny většiny volných aminokyselin a značným snížením stupně inkorporace14C ze značné glukosy do volných aminokyselin. Koncentrace volných aminokyselin a stupeň inkorporace14C z glukosy do volných aminokyselin se postupně zvyšovaly se snižováním hladiny etioninu v pletivech po skončení inkubace úsek⫲ v roztoku etioninu.

Abstract

Возинкновение меристематических очагов в перицикле отрезков этиолированных стеблей гороха во время образования адвентивных корней сопровождалось повышением свободного уровня аспараговой кислоты и повышением степени включения14C из глюкозы-U-14C в свободные аминокислоты базальных частей стеблевых черенков.

Концентрация свободных аминокислот в течение 16 часов инкубации отрезков стеблей в растворе кинетина (5×10−5 m), который тормозит корнеобразование, существенно не изменялась. В последующих 24 часах культивации уровень свободных аминокислот значительно понизился. Рост боковых почек, стимулированный с помощыо кинетина, сопровждался полным торможением включения14 C из меченой глюкозы в прекурсоры лигнин-фенилаланина. В течение дальнейшей культивации отрезков, когда наступает стимуляция образования деутероксилемы, включение14C в фенилаланин было восстановлено.

Торможение корнеобразования с помощью этионина (этиланалог метионина) сопровождалось резким понижением уровня большинства свободных аминокислот и значительным понижением степени включения14С из меченой глюкозы в свободные аминокислоты. Концентрадии свободных аминокислот и степень включения14 С из глюкозы в свободные аминокислоты постепенно повышались одновременно с понижением уровня этионина в тканях после окончаноя инкубации отрезков в растворе этионина.

References

  1. Bidwell, R. G. S., Barr, R. A., Steward, F. R. S.: Protein synthesis and turn-over in cultured plant tissue: Sources of carbon for synthesis and the fate of the protein breakdown products.— Nature203: 367 1964.CrossRefGoogle Scholar
  2. Christiansen, G. S., Thimann, K. V.: The metabolism of stem tissue during growth and its inhibitions III. Nitrogen metabolism.—Arch. Biochem.28: 117–129, 1950.PubMedGoogle Scholar
  3. Datta, P. S., Dent, C. E., Harris, H.: An apparatus for the simultaneous, production of many two-dimensional chromatograms.—Science112: 621–623, 1950.PubMedCrossRefGoogle Scholar
  4. Engelbrecht, E., Mothes, K.: The effect of kinetin on the development of roots.—Plant and Cell Physiol.2: 271–276, 1961Google Scholar
  5. Heilmann, J., Barrolier, J., Watzke, E. Beitrag zur Aminosäurebestimung auf Papierchromatogrammon. —Hoppe-Seyler's Z. Physiol. Chem.309: 219–220, 1957.PubMedGoogle Scholar
  6. Holleman, J. M., Key, J. L.: Inactive and protein precursor pools of amino acids in the soybean hypocotyl.—Plant Physiol.42: 29–36, 1967.PubMedGoogle Scholar
  7. Jiráček, V., Kůtová, J., Léblová-Svobodová, S.: Metabolismus klíčních rostlin hrachu. I. Dusíkatý metabolismus klíčících semen. [Metabolism of pea seedlings. I. The metabolism of nitrogen in germinating seeds.]—Rostlinná Výroba8: 345–364, 1962.Google Scholar
  8. Kamínek, M.: Acropetal transport of kinetin in pea stem sections.—Biol. Plant.7: 394–396, 1965.CrossRefGoogle Scholar
  9. Kamínek, M.: Root formation in pea stem sections and its inhibition by kinetin, ethionine and chloramphenicol.—Biol. Plant.9: 86–91, 1967.Google Scholar
  10. Kamínek, M., Štemberová, A.: Catabolism of glucose in pea stem sections during root formation and its inhibition by kinetin and ethionine.—Biol. Plant9: 142–148, 1967.Google Scholar
  11. Larson, L. A., Beevers, H.: Amino acid metabolism in young pea sedlings.—Plant Physiol40: 424–432, 1965.PubMedCrossRefGoogle Scholar
  12. Luštinec, J., Hadačová-Pokorná, V., Kamínek, M., Edelman, J., Petrů, E.: Randomization of carbon atoms in the glucose molecule and changes of specific radioactivity of14CO2 liberated by the callus tissue ofDaucus carota L. from glucose-6- and-1-14C.—Biol. Plant.6: 209–218, 1964.Google Scholar
  13. Mothes, K., Engelbrecht, L., Kulajewa, O.: Über die Wirkung des Kinetins auf Stickstoff-verteilung und Eiweissynthese in isolierten Blättern.—Flora147: 445, 1959.Google Scholar
  14. Naylor, W., Rabson, R., Tolbert, N. E.: Aspartic acid-14C metabolism in leaves roots and stems.—Physiol. Plant.11: 537–547, 1958.CrossRefGoogle Scholar
  15. Plaisted, P. H.: Clearing free amino acid solutions of plant extracts for paper chromatography.—Contrib. Boyce Thompson Inst.19:231–244, 1958.Google Scholar
  16. Sasaoka, K.: Studies on homoserine dehydrogenase in pea plant seedlings.—Plant and Cell Physiol.2: 231–242 1961.Google Scholar
  17. Shull, K. H., McConomy, J., Vogt, M., Castillo, A., Farber, E.: On the mechanism of induction of hepatic adenosine triphosphate deficiency by ethionine.—J. Biol. Chem.241: 5060–5070, 1965.Google Scholar
  18. Thimann, K. V., Laloraya, Y. M.: Changes in nitrogen in pea stem sections under the action of kinetin.—Physiol. Plant.13: 165–178, 1960.CrossRefGoogle Scholar

Copyright information

© Institute of Experimental Botany 1968

Authors and Affiliations

  • M. Kamínek
    • 1
  1. 1.Department of Plant Physiology, Instituto of Experimental BotanyCzechoslovak Academy of SciencesPraha

Personalised recommendations