Abstract
Investigations were made on the effect of exposing barley seeds to gamma-radiation (5–40 kR), alone and in combination with the application of zinc (soaking the seeds in solutions containing 5.10−5–5.10−1% Zn for 12 hours before sowing) on growth and on the content of tryptophan, indole auxins and gibberellin-like substances in seven-day plants. Radiation decreased both growth and the content of tryptophan (e.g. by about 53% at 30 kR), of indole auxins (by about 60% auxin in the zone of IAA on the chromatogram at 30 kR), and also the content of gibberellin-like substances (by about 67% gibberellin content in the zone of GA3 on the chromatogram) of plants. The irradiation of standard samples of tryptophan, indolyl-acetic acid and gibberellic acid alone with many times greater doses (up to 1000 kR) did not lead to marked radiochemical degradation of these substances. It can be assumed that radiation damages the enzyme systems “synthesizing” natural growth substances in plants. The damaging effect of radiation on auxins is already displayed in the synthesis of tryptophan, which is inhibited.
Zinc interacts with the damaging effect of radiation on growth. Optimum concentrations of zinc (5.10−3% Zn) counteract the effect of radiation, up to doses of about 12 kR, on the growth in height in 7-day plants so that it is equal to the controls. Normal content of tryptophan and auxin in the position of indolecetic acid on chromatograms can only be reached by the addition of zinc when the dose of radiation was not greater than about 8 kR, which is less than the influence exerted by zinc on the restitution of growth. On the other hand, the biosynthesis of gibberellin-like substances at the position of gibberellic acid on chromatograms can be restored by zinc to their original level to doses of up to 30 kR. The increased biosynthesis of auxins and gibberellins caused by zinc in irradiated plants is explained by the activation of the remaining and non—damaged enzyme systems carrying out this biosynthesis. The activation of the biosynthesis of growth substances by zinc will also contribute to the restitution effect of zinc on the growth of plants from irradiated seeds.
Abstract
Byl sledován jednak vliv samotného gama-záření na obilky ječmene (5 až 40 kR) a jednak vliv záření v kombinaci s aplikovaným zinkem (máčení obilek v roztocích o obsahu 5.10−5 až 5.10−1% Zn po 12 hod. prěd vysázením), jak působí na růst a na obsah tryptofanu, indolových auxinů a giberelinům podobných látek u sedmidenních rostlin. Záření snižuje jak růst, tak i obsah tryptofanu (např. o cca 53% při 30 kR), indolových auxinů (o cca 60% obsah auxinu v oblasti IAA na chromatogramu při 30 kR), rovněž tak giberelinům podobných látek (o cca 67% obsah giberelinu v oblasti GA3 na chromatogramu) v rostlinách. Ozářením samotných standardů tryptofanu, kyseliny indolyloctové a kyseliny giberelové několikanásobně vyššími dávkami (až 1000 kR) nedochází k význačnému radiochemickému rozpadu těchto látek. Dá se předpokládat, že záření poškozuje enzymové systémy „syntézy” přirozených růstových látek v rostlinách. Škodlivé působení záření se u auxinů projevuje již u syntézy tryptofanu, která je inhibována.
Zinek interreaguje se škodlivým efektem záření na růst. Působením optimální koncentrace zinku (5.10−3% Zn) lze vyrovnat výšku růstu ozářených sedmidenních rostlin nejméně na úroveň neozářených do dávky cca 12 kR. Normální obsah tryptofanu, auxinu v poloze kyseliny indolyloctové, lze však přidavkem zinku dosáhnout jen do dávky cca 8 kR, což je méně než obnáší vliv zinku na restituci růstu. Naopak biosyntézu giberelinům podobné látky v poloze kyseliny giberelové lze zinkem upravit na původní výši až do dávky cca 30 kR. Zvýšení biosyntézy auxinů a giberelinů působením zinku u ozářených rostlin si vysvětlujeme aktivací zbylých a nepoškozených enzymových systémů provádějících tuto biosyntézu. Aktivace biosyntézy růstových látek se bude v neposlední míře podílet na restitučním působení zinku na růst rostlin vyrostlých z ozářených semen.
Abstract
Исследовалось влияние гамма излучения на семена ячменя (5–40 кР) а также излучения и цинка—семена намачивались в растворах концентраций 5.10−5— 5.10−1% динка на 12 часов неред посевом—на рост, содержание триптофана, индольных ауксинов и гиббереллинов в семидневных растениях. Излучение понижает рост а также содержание триптофана (например на 53% при 30 кР), индольных ауксинов (на 60% содержание ауксина в области ИУК на хроматограмме при 30 кР) а также гиббереллиновых веществ (на 67% содержание гиббереллина в области GA3 на хроматограмме) в растениях. При облучении самих чистых стандардов триптофана, ИУК, и гиббереллиновой кислоты во много раз большими дозами (до 1000 кР) не происходит радиохимический распад этих веществ. Можно предположить, что облучение повреждает энзиматические системы сиптеза нативных ростовых веществ в растениях. Повреждающее действие облучення на ауксины проявляется уже при синтезе триптофана, который ингибируется.
Цинк интерреагирует с повреждающим действием облучения на рост. Действием оптимальной концентрации цннка (5.10−3% цинка) можно выровнять высоту роста облученных семидневных растений на уровень необлученных до дозы 12 кР. Нормальное содержание триптофана, ауксина в области ИУК можно добавкой цинка достигнуть лишь до дозы 8 кР, так что здесь реститутивное действие цинка более слабое чем при его действии на рост. Биосинтез гиббереллиновых веществ в области гиббереллиновой кислоты на хроматограмме можно цинком реституировать до дозы 30 кР. Повышение синтеза ауксинов и гиббереллинов цинком у облученных растений мы объясняем активированием оставшихся неповрежденных энзиматических систем. Этой активацией биосинтеза ростовых веществ можно хотя бы отчасти объяснить реституционное действие цинка на рост растений выросших из облученных семян.
This is a preview of subscription content, log in via an institution to check access.
References
Allsop, C. B., Wilson, J.: Effects of X-rays on aqueous solutions of indole.—J. Chem. Phys.48: 195–197, 1951.
Allsop, C. B., Wilson, J.: Effects of radiations on aqueous solutions of indole.—Disc. Faraday Soc.12, 299–305, 1952.
Caldecott, R. S.: Inverse relationship between the water content of seeds and their sensitivity to X-rays.—Science120: 809–810, 1954.
Caldecott, R. S.: Seedling height, oxygen availability, storage and temperature: their relation to radiation-induced genetic and seedling injury in barley.—In: Effects of Ionizing Radiations on Seeds (Int. Atomic Energy Agency, Ed.), p. 3–24, Vienna 1961.
Curtis, H. J.: Delayed effects of radiation on seeds.—In:Ilbery, P. L. T. (ed.): Radiobiology, p. 193–204, Butterworths Sci. Publ., London 1961.
Galston, A. W., Hillman, W. S.: The degradation of auxin.—In:Ruhland, W. (ed.): Handbuch der Pflanzenphysiologie14: 647–670, Springer Berlin, Göttingen, Heidelberg 1961.
Gordon, S. A.: The biogenesis of natural auxins.—In:Wain, R. L. andWightman, F. (eds.): The Chemistry and Mode of Action of Plant Growth Substances, p. 65–75, Butterworths Sci. Publ., London 1956.
Gordon, S. A.: The effects of ionizing radiation on plants: biochemical and physiological aspects.—Quart. Rev. Biol.32: 3–14, 1957.
Jayson, G. G., Scholes, G., Weiss, J.: Formation of formylkynurenine by the action of X-rays on tryptophan in aqueous solutions.—Bioch. J.57: 386–390, 1954.
King, J. W., Galston, A. W.: Some Effects of X-irradiation on the endogenous and auxin-induced growth of etiolated pea stem tissue.—In:Ilbery, P. L. T. (ed.): Radiobiology, p. 238–244, Butterworths Sci. Publ., London 1961.
Kutáček, M., Nováková, J., Valenta, M.: Papierchromatographische und Extraktions-Methoden für Indol-Derivate.—Flora153: 54–72, 1963.
Macdon, E.: Untersuchungen zur Beeinflussung der Katalaseaktivität und der Strahlungsempfindlichkeit vonVicia faba—Primärwurzeln durch Gibberellinsäure.—Radiation Bot.4: 71–81, 1964.
Mašev, N., Kutáček, M.: The effect of zinc on the biosynthesis of tryptophan, indol auxins and gibberellins in barley.—Biol. Plant.8: 142–151, 1966.
Moore, J. N., Hough, L. F.: The influence of gamma-irradiation and photoperiod on auxin levels and growth of the strawberry plant.—Bull. Torrey Bot. Club89: 381–398, 1962.
Paleg, L. G., Sparrow, D. H. B., Jennings, A.: Physiological effects of gibberellic acid. IV. On barley grain with normal, X-irradiated and excised embryos.—Plant Physiol.37: 579–583, 1962.
Skoog, F.: The effect of X-rays on growth substances and plant growth.—Science79: 256, 1934.
Skoog, F.: Effect of X-irradiation on auxin and plant growth.—J. cell. comp. Physiol.7: 227–270, 1935.
Spencer, J. L., Cabanillas, E.: The effects of X-rays and thermal neutrons on the development of trailing indigo (Indigofera endecaphylla) plants.—Amer. J. Bot.43: 289–296, 1956.
Author information
Authors and Affiliations
Rights and permissions
About this article
Cite this article
Kutáček, M., Mašev, N., Oplištilová, K. et al. The influence of gamma radiation on the biosynthesis of indoles and gibberellins in barley the action of zinc on the restitution of growth substance level in irradiated plants. Biol Plant 8, 152–163 (1966). https://doi.org/10.1007/BF02930624
Received:
Issue Date:
DOI: https://doi.org/10.1007/BF02930624