Effect of Stress Conditions on the Antioxidant Properties of Germinating Radish Seeds

• Autorzy: Zych-Wężyk I. , Krzepiłko A.

Warianty tytułu

PL

Wpływ warunków stresu na właściwości antyoksydacyjne kiełkujących nasion rzodkiewki

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

During their growth and development plants are exposed to various types of stress, including drought, temperatures that are too high or too low, or air pollution. This study evaluated the antioxidant properties of extracts from seeds germinating in stress conditions. Radish seeds (Raphanus sativus var. sativus) of the variety Szkarłatna were used for the study. This is a popular radish, whose edible part is round and red with a white tip. The experiment was conducted in three variants: radish seeds were subjected to heat shock, salt stress and stress induced by acrolein. The antioxidant activity of the aqueous extracts from the radish seeds or sprouts was measured using the ABTS and DPPH methods. The effect of temperature shock was manifested as a decrease in total antioxidant capacity. Salt stress in the seedlings was manifested as a decrease in total antioxidant capacity with respect to the control only in the case of the highest NaCl concentration applied (200 mM). Where 50 mM and 100 mM concentrations of the NaCl solution were applied, an increase in total antioxidant capacity was observed. The changes in total antioxidant capacity induced by acrolein in the germinating radish seeds were less pronounced than in the case of the salt or temperature stress.

PL

Podczas procesu wzrostu i rozwoju rośliny narażone są na różnego rodzaju stresy m.in.: suszę, zbyt wysoką lub za niską temperaturę czy zanieczyszczenie powietrza. W prezentowanej pracy oceniono właściwości antyoksydacyjne ekstraktów z nasion kiełkujących w warunkach stresu. Do badań zastosowano nasiona rzodkiewki (Raphanus sativus var. sativus) odmiana Szkarłatna z białym końcem. Doświadczenie wykonano w trzech wariantach, nasiona rzodkiewki poddano szokowi termicznemu, stresowi solnemu oraz stresowi wywołanemu akroleiną. Aktywność przeciwutleniającą wodnych ekstraktów z nasion lub z kiełków rzodkiewki mierzono metodą ABTS i DPPH. Wpływ stresu temperaturowego przejawiał się spadkiem całkowitej zdolności antyoksydacyjnej. Stres solny, któremu poddano siewki, przejawiał się obniżeniem całkowitej zdolności antyoksydacyjnej względem siewek kontrolnych jedynie przy najwyższym z zastosowanych stężeń NaCl (200 mM). W przypadku zastosowania 50 mM i 100 mM stężenia roztworu NaCl zaobserwowano wzrost całkowitej zdolności antyoksydacyjnej. Podczas działania akroleiny na kiełkujące nasiona rzodkiewki nie stwierdzono tak znaczących zmian całkowitej zdolności antyoksydacyjnej, jak w przypadku stresu solnego czy temperaturowego.

Słowa kluczowe

EN

total antioxidant capacity; radish; heat shock; salt stress; stress induced by acrolein

PL

całkowita zdolność antyoksydacyjna; rzodkiewka; szok termiczny; stres solny; stres wywołany akroleiną

• Wydawca: Towarzystwo Chemii i Inżynierii Ekologicznej
• Czasopismo: Ecological Chemistry and Engineering. A
• Rocznik: 2013
• Tom: Vol. 20, nr 6
• Strony: 709--717
• Opis fizyczny: Bibliogr. 33 poz., tab.

Twórcy

autor

Zych-Wężyk I.

• Faculty of Agricultural Sciences in Zamość, University of Life Sciences in Lublin, ul. Szczebrzeska 102, 22–400 Zamość, Poland, phone: [phone]

autor

Krzepiłko A.

• Faculty of Agricultural Sciences in Zamość, University of Life Sciences in Lublin, ul. Szczebrzeska 102, 22–400 Zamość, Poland, phone: [phone]

Bibliografia

• [1] Lichtenthaler HK. Vegetation stress: an introduction to the stress concept in plants. J Plant Physiol. 1996;148:4-14.
• [2] Gill SS, Tuteja N. Reactive oxygen species and antioxidant machinery in abiotic stress tolerance in crop plants. Plant Physiol Biochem. 2010;48(12):909-930. DOI: 10.1016/j.plaphy.2010.08.016.
• [3] Foyer CH, Noctor G. Redox homeostasis and antioxidant signaling: a metabolic interface between stress perception and physiological responses. Plant Cell. 2005;17:1866-1875. DOI: 10.1105/tpc.105.033589.
• [4] Oracz K, El-Maarouf-Bouteau H, Farrant JM, Cooper K, Belghazi M, Job C, Job D, Corbineau F, Bailly C. ROS production and protein oxidation as a novel mechanism for seed dormancy alleviation. Plant J. 2007;50 52-465. DOI: 10.1111/j.1365-313X.2007.03063.
• [5] Demirkaya M, Dietz KJ, Sivritepe HÖ. Changes in Antioxidant Enzymes during Ageing of Onion Seed. Not Bot Hort Agrobot Cluj. 2010;38(1):49-52.
• [6] Chauhan DS, Deswal DP, Dahiya OS, Punia RC. Change in storage enzymes activities in natural and accelerated aged seed of wheat (Triticum aestivum). Indian Journal of Agricultural Sciences. 2011;81(11):1037-1040.
• [7] Nonogakia H, Bassel GW, Bawley JD. Germination – Still a mystery. Plant Science. 2010;179(6):574-581. DOI: 10.1016/j.plantsci.2010.02.010.
• [8] Bailly C, El-Maarouf-Bouteau H, Corbineau F. From intracellular signaling networks to cell death: the dual role of reactive oxygen species in seed physiology. CR Biol. 2008;331:806-814.DOI: 10.1016/j.crvi 2008.07.022.
• [9] Grzesiuk S, Kulka K. Fizjologia i biochemia nasion. Warszawa: PWRiL; 1986.
• [10] Podleśny J, Stochmal A. Wpływ przedsiewnego traktowania nasion światłem laserowym na niektóre procesy biochemiczne i fizjologiczne w nasionach i roślinach łubinu białego i bobiku. Acta Agrophysica. 2004;4(1):149-160.
• [11] Brand-Williams W, Cuvelier ME, Berset C. Use of free radical method to evaluate antioxidant activity. Lebensm Wiss Technol. 1995;28:25-30. DOI: 10.1016/S0023-6438(95)80008-5.
• [12] Re R, Pellegrini N, Proteggente A, Pannala A, Yang M, Rice-Evans C. Antioxidant activity applying an improved ABTS radical cation decolorization assay. Free Radic Biol Med. 1999;26:1231-1237.
• [13] Bartosz G. Druga twarz tlenu. Wolne rodniki w przyrodzie. Warszawa: WN PWN; 2003.
• [14] Samotyja U, Zdziebłowski T, Szlacheta M, Małecka M. Przeciwutleniające właściwości ekstraktów z kiełków roślin. Żywność. Nauka. Technologia. Jakość. 2007;5(54):122-128.
• [15] Frias J, Miranda ML, Doblado R, Vidal-Valverde C. Effect of germination and fermentation on the antioxidant vitamin content and antioxidant capacity of Lupinus albus L var Multolupa. Food Chem 2005;92:211-220. DOI: 10.1016/j.foodchem.2004.06.049.
• [16] Waje CK, Jun SY, Lee YK, Moon KD,Choi YH, Kwon JH. Seed viability and functional properties of broccoli sprouts during germination and postharvest storage as affected by irradiation of seeds. J Food Sci. 2009;74(5):C370-374. DOI: 10.1111/j.1750-3841.2009.01161.x.
• [17] Zych-Wężyk I, Krzepiłko A. Comparison of the Antioxidant Properties of Selected Edible Sprouts from the Cruciferae Family. Ecol Chem Eng A. 2012;19(8):921-929. DOI: 10.2428/ecea.2012.19(08)090.
• [18] Arikawa AY, Gallaher DD. Cruciferous Vegetables Reduce Morphological Markers of Colon Cancer Risk in Dimethylhydrazine-Treated Rats. J Nutr. 2008;138:526-532.
• [19] Melchici A, Traka MH. Biological Profile of Erucin: A New Promising Anticancer Agent from Cruciferous Vegetables. Toxins. 2010;2:593-612. DOI: 10.3390/toxins2040593.
• [20] Jeffery EH, Jarrell V. Cruciferous vegetables and cancer prevention. In: Handbook of Nutraceuticals and Functional Foods. Wildman REC, editor. Boca Raton, FL: CRC Press; 2001:169-191.
• [21] Zieliński H, Frias J, Piskuła MK, Kozłowska H. Vitamin B1 and B2, dietary fiber and minerals content of Cruciferae sprouts. Eur Food Res Technol. 2005;221:78-83. DOI: 10.1007/s00217-004-1119-7.
• [22] Zych I, Krzepiłko A. Pomiar całkowitej zdolności antyoksydacyjnej wybranych antyoksydantów i naparów metodą redukcji rodnika DPPH. CDEM. 2010;15(1):51-54.
• [23] Oh MM, Rajashekar CB. Antioxidant content of edible sprouts: effects of environmental shocks. J Sci Food Agric. 2009;89(13):2221-2227. DOI: 10.1002/jsfa.3711.
• [24] Waje CK, Jun SY, Lee YK, Moon KD, Choi YH, Kwon JH. Seed Viability and Functional Properties of Broccoli Sprouts during Germination and Postharvest Storage as Affected by Irradiation of Seeds. J Food Sci. 2009;74(5):C370-C374. DOI: 10.1111/j.1750-3841.2009.01161.x.
• [25] Matuszak RR, Baranowski P, Walczak RT, Brzóstowicz A. Ocena wpływu zasolenia na wzrost, fotosyntezę, potencjał wody i temperaturę liści siewek pszenicy odmiany Almari. Acta Agrophys. 2004;4(1):97-103.
• [26] Matuszak R, Brzóstowicz A. Ocena wpływu chlorku sodu na wzrost siewek dwóch odmian jęczmienia. Acta Agrophys. 2006;7(4):977-982.
• [27] Matuszak R, Brzóstowicz A. Wstępna ocena wpływu zasolenia na kiełkowanie i cechy biometryczne siewek pszenicy odmiany Roma. Inżynieria Rolnicza. 2001;13(33):294-298.
• [28] Shannon MC, Grieve CM. Tolerance of vegetable crops to salinity. Scientia Horticulturae. 1999;78:5-38.
• [29] Zhu JK. Plant salt tolerance. Trends Plant Sci. 2001;6:66-71.
• [30] Romero-Aranda R, Soria T, Cuartero J. Tomato plant-water uptake and plant-water relationships under saline growth conditions. Plant Sci. 2001;160(2):265-272.
• [31] Abraham K, Andres S, Palavinskas R, Berg K, Appel KE, Lampen A. Toxicology and risk assessment of acrolein in food. Mol Nutr Food Res. 2011;55:1277-1290. DOI: 10.1002/mnfr.201100481.
• [32] Pourmirza AA. Fumigant action of acrolein on insects and seed viability. Pak J Biol Sci. 2007;10(13):2213-2218.
• [33] Pourmirza AA, Tajbakhsh M. Studies on the toxicity of acetone, acrolein and carbon dioxide on stored-product insects and wheat seed. Pak J Biol Sci. 2008;11(7):953-963.