Heat shock influences the activity of catalase, ascorbate peroxidase and grain yield in spring barley (Hordeum vulgare L.)

In crops the temperature of 42°C causes a lost of yield, disturbance in light phase of photosynthesis and electron transport in mitochondrium membranes. These effects could be caused also by reactive oxygen species generated as the aftermath of heat shock. The aim of the work was to estimate if 42°C for 1 or 3 h influences grain number and activity of antioxidant enzymes in leaves of spring barley. Plants of spring barley cv. ‘Sezam’ were grown at 18°C for seven weeks. Next, temperature increased for 2 h up to 42°C and remained for 1 or 3 h. After this time temperature declined back to 18°C. Control plants were kept at 18°C. The activities of catalase (CAT) and ascorbate peroxidase (APX) were measured before heat shock and 2, 24 and 72 h of recovery. CAT activity was estimated according to Aebi [1984], while APX activity according to Nakano and Asada [1981]. After the next 5 weeks the yield of rape grain was calculated. One-hour-heat shock increased APX activity after 24 h, while CAT activity after 72 h of recovery. Three-hour-heat shock caused first (after 2 h) increase, and later (after 24 h) decrease in APX activity. In this case of stress-treatment CAT activity increased in 24 h after the return to 18°C. Both 1 h and 3 h of 42°C caused a significant decrease in the number of grains.

Temperatura 42°C powoduje spadek plonu roślin uprawnych, zakłócenia fazy jasnej fotosyntezy i transportu elektronów w błonach mitochondrialnych. Przyczyną wymienionych efektów może być utleniające działanie reaktywnych form tlenu (RFT) akumulowanych w dużych ilościach w następstwie szoku termicznego. Celem prezentowanej pracy było zbadanie, czy szok cieplny (42°C) trwający jedną lub trzy godziny wpływa na liczbę ziarniaków w kłosach oraz aktywność enzymów antyoksydacyjnych w liściach jęczmienia jarego. Rośliny jęczmienia jarego odmiany ‘Sezam’ wzrastały w 18°C przez siedem tygodni. Następnie temperaturę podnoszono stopniowo przez dwie godziny do 42°C i utrzymywano ją na tym poziomie przez jedną lub trzy godziny. Po tym czasie temperaturę obniżano stopniowo przez dwie godziny do 18°C. Próbki do oznaczenia aktywności katalazy (CAT) i peroksydazy askorbinianiowej (APX) pobierano po 2, 24 i 72 godzinach po obniżeniu temperatury do wartości kontrolnej. Aktywność CAT oceniano według metody Aebi [1984], podczas gdy aktywność APX oznaczano zgodnie z procedurą Nakano i Asady [1981], Po upływie następnych pięciu tygodni oceniano średnią liczbę dojrzałych ziarniaków zebranych z jednego kłosa. Jednogodzinny szok termiczny powodował wzrost aktywności APX po 24 godzinach, oraz wzrost aktywności CAT po 72 godzinach po obniżeniu temperatury do wartości kontrolnej. Temperatura 42°C utrzymująca się przez trzy godziny powodowała najpierw (po 2 godzinach) wzrost, a następnie (po 24 godzinach) spadek aktywności APX, oraz wzrost aktywności CAT po 24 godzinach po ustaniu stresu. Jedno- i trzygodzinny stres wysokotemperaturowy powodował istotny spadek średniej liczby ziarniaków zebranych z jednego kłosa.