Glycine betaine has been reported as an osmoprotectant compound conferring tolerance to salinity and osmotic stresses in plants. We previously found that the expression of betaine aldehyde dehydrogenase 1 gene (OsBADH1), encoding a key enzyme for glycine betaine biosynthesis pathway, showed close correlation with salt tolerance of rice. In this study, the expression of the OsBADH1 gene in transgenic tobacco was investigated in response to salt stress using a transgenic approach. Transgenic tobacco plants expressing the OsBADH1 gene were generated under the control of a promoter from the maize ubiquitin gene. Three homozygous lines of $T_2$ progenies with single transgene insert were chosen for gene expression analysis. RT-PCR and western blot analysis results indicated that the OsBADH1 gene was effectively expressed in transgenic tobacco leading to the accumulation of glycine betaine. Transgenic lines demonstrated normal seed germination and morphology, and normal growth rates of seedlings under salt stress conditions. These results suggest that the OsBADH1 gene could be an excellent candidate for producing plants with osmotic stress tolerance.
Reddy, Inja Naga Bheema Lingeswar;Kim, Sung-Mi;Yoon, In Sun;Kim, Beom-Gi;Kwon, Taek-Ryoun
Proceedings of the Korean Society of Crop Science Conference
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2017.06a
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pp.188-188
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2017
Rice (Oryza sativa L.) is one of the major crops that is seriously impacted by global soil salinization. Rice is among those crops where most of the high-yielding cultivars are highly sensitive to salinity. The key to a plant survival under NaCl salt stress is by maintaining a high $K^+/Na^+$ ratio in its cells. Selection for salinity tolerance genotypes of rice based on phenotypic performance alone is less reliable and will delay in progress in breeding. Recent advent of molecular markers, microsatellites or simple sequence repeats (SSRs) were used to find out salt tolerant rice genotypes. In the current experiment phenotyping and genotyping studies were correlated to differentiate different rice accessions for salinity tolerance. Eight rice accessions along with check plant Dongjin were screened by physiological studies using Yoshida solution with 50mM NaCl stress condition. The physiology studies identified four tolerant and four susceptible accessions based on their potassium concentration, sodium concentration, $K^+/Na^+$ ratio and biomass. 17 SSR markers were used to evaluate these rice accessions for salt tolerance out of which five molecular markers were able to discriminate tolerant accessions from the susceptible accessions. Banding pattern of the accessions was scored comparing to the banding pattern of Dongjin. The study identifies accessions based on their association of $K^+/Na^+$ ratio with molecular markers which is very reliable. These markers identified can play a significant role in screening large set of rice accessions for salt tolerance; these markers can be utilized to improve salt tolerance of commercial rice varieties with marker-assisted selection (MAS) approach.
BACKGROUND: Salinity is one of the major limiting factors in agriculture that affect the growth and productivity of crops. It is economically difficult to artificially purify the soil affected by salt. Therefore, the use of plant growth-promoting bacteria (PGPB) in an effort to reduce stress caused by salt is emerging as a cost-effective and environment-friendly method. In this study, the purpose was to isolate the salt-tolerant bacteria from the rhizosphere soil and identify their ability to promote plant growth under salt stress condition. METHODS AND RESULTS: The isolates KST-1, KST-2, AST-3, and AST-4 that showed plant growth-promoting activity for barley in salt conditions were close to Bacillus cereus (KST-1, KST-2, and AST-4) and Bacillus thuringiensis (AST-3) and showed high salt tolerance up to 7% of additional NaCl to the media. When inoculated to barley, the strains had only minor effect on the length of the barley. However, the concentrations of chlorophyll in the barley leaves were found to be higher from the bacteria-inoculated pots than those from the uninoculated control. In particular, the chlorophyll concentration in Bacillus cereus AST-4 experiment was 5.45 times higher than that of the uninoculated control under the same experimental condition. CONCLUSION(S): The isolated salt-tolerant bacteria were found to influence on chlorophyll concentration of the barley. As represented by the strain AST-4, microbes may suggest a cost-effective and environmentally benign method to alleviate salt stress of crops cultivated in salt-accumulated soils such as reclaimed lands.
In order to study the mechanism for the adaptation to salt stress, we mutagenized budding yeast Saccharomyces cerevisiae with Ethylmethane sulfonate, and isolated salt-tolerant mutants. Among the salt-tolerant mutants, two strains exhibit additional temperature sensitive phenotype. Here, we report that these two salt-tolerant mutants are specific to {TEX}$Na^{+}${/TEX} rather than general osmotic stress. These mutant strains may contain mutations in the genes involved in {TEX}$Na^{+}${/TEX} home-ostasis.
Salt stress is a major environmental factor influencing plant growth and development. To identify salt tolerance determinants, we systematically screened salt sensitive rice mutants by use of the Activator/Dissociation (Ac/Ds) transposon tagging system. In this study, we focused on the salt sensitive mutant line, designated SSM-1. A gene encoding a NAC transcription factor homologue was disrupted by the insertion of a Ds transposon into SSM-1 line. The OsNAC075 gene (EU541472) has 7 exons and encodes a protein (486-aa) containing the NAC domain in its N-terminal region. Sequence comparison showed that the OsNAC075 protein had a strikingly conserved region at the N-terminus, which is considered as the characteristic of the NAC protein family. OsNAC075 protein was orthologous to Arabidopsis thaliana ANAC075. Phylogenetic analysis confirmed OsNAC075 belonged to the OsNAC3 subfamily, which plays an important role in response to stress stimuli. RT-PCR analysis showed that the expression of OsNAC075 gene was rapidly and strongly induced by stresses such as NaCl, ABA and low temperature ($4^{\circ}C$). Our data suggest that OsNAC075 holds promising utility in improving salt tolerance in rice.
Zygosaccharomyces rouxii is an important yeast that is required in the food fermentation process due to its high salt tolerance. In this study, the responses and resistance strategies of Z. rouxii against salt stress were investigated by performing physiological analysis at membrane level. The results showed that under salt stress, cell integrity was destroyed, and the cell wall was ruptured, which was accompanied by intracellular substance spillover. With an increase of salt concentrations, intracellular Na+ content increased slightly, whereas intracellular K+ content decreased significantly, which caused the increase of the intracellular Na+/K+ ratio. In addition, in response to salt stress, the activity of Na+/K+-ATPase increased from 0.54 to 2.14 μmol/mg protein, and the ergosterol content increased to 2.42-fold to maintain membrane stability. Analysis of cell membrane fluidity and fatty acid composition showed that cell membrane fluidity decreased and unsaturated fatty acid proportions increased, leading to a 101.21% rise in the unsaturated/saturated fatty acid ratio. The results presented in this study offer guidance in understanding the salt tolerance mechanism of Z. rouxii, and in developing new strategies to increase the industrial utilization of this species under salt stress.
Journal of The Korean Society of Grassland and Forage Science
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v.37
no.3
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pp.223-230
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2017
Arabidopsis nucleoside diphosphate kinase 2 (AtNDPK2) is an upstream signaling molecule that has been shown to induce stress tolerance in plants. In this study, the AtNDPK2 gene, under the control of a stress-inducible SWPA2 promoter, was introduced into the genome of tall fescue (Festuca arundinacea Schreb.) plants. The induction of the transgene expression mediated by methyl viologen (MV) and NaCl treatments were confirmed by RT-PCR and northern blot analysis, respectively. Under salt stress treatment, the transgenic tall fescue plants (SN) exhibited lower level of $H_2O_2$ and lipid peroxidation accumulations than the non-transgenic (NT) plants. The transgenic tall fescue plants also showed higher level of NDPK enzyme activity compared to NT plants. The SN plants were survived at 300 mM NaCl treatment, whereas the NT plants were severely affected. These results indicate that stress-inducible overexpression of AtNDPK2 might efficiently confer the salt stress tolerance in tall fescue plants.
Kwon, Soon-Ho;Kwon, Hye-Kyoung;Kim, Wook;Noh, Eun Woon;Kwon, Mi;Choi, Young Im
Journal of Plant Biotechnology
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v.41
no.1
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pp.26-32
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2014
Recent genome annotation revealed that Populus trichocarpa contains 81 glutathione S-transferase (GST) genes. GST genes play important and varying roles in plants, including conferring tolerance to various abiotic stresses. Little information is available on the relationship - if any - between drought/salt stresses and GSTs in woody plants. In this study, we screened the PatgGST genes in hybrid poplar (Populus alba ${\times}$ Populus tremula var. glandulosa) that were predicted to confer drought tolerance based on our expression analysis of all members of the poplar GST superfamily following exposure to salt (NaCl) and drought (PEG) stresses, respectively. Exposure to the salt stress resulted in the induction of eight PatgGST genes and down-regulation of one PatgGST gene, and the level of induction/repression was different in leaf and stem tissues. In contrast, 16 PatgGST genes were induced following exposure to the drought (PEG) stress, and two were down-regulated. Taken together, we identified seven PatgGSTs (PatgGSTU15, PatgGSTU18, PatgGSTU22, PatgGSTU27, PatgGSTU46, PatgGSTU51 and PatgGSTU52) as putative drought tolerance genes based on their induction by both salt and drought stresses.
Proceedings of the Korean Society of Crop Science Conference
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2017.06a
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pp.150-150
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2017
Plants suffer from various abiotic stresses among them; soil salinity is one of major adverse factor in declining agricultural productivity. So, development of salt stress tolerance crops have potential role to increase crop production. The RING finger proteins are known to play crucial roles in abiotic stress environment to plants. In this study, we identified one Salt-responsive Really${\underline{I}nteresting}$${\underline{n}ew}$${\underline{g}ene}$ (RING) E3 ubiquitin ligase gene OsSIRF1 from rice root tissues during salt stress and studied its molecular function. Expression of OsSIRF1 was induced under various abiotic stress conditions, including salt, heat, drought, and ABA. Result of an in vitro ubiquitination assay clearly showed that OsSIRF1 Possess an E3 ligase activity. Moreover, OsSIRF1 was found to be localized to the nucleus within the cell. Heterogeneous overexpression of OsSIRF1 in Arabidopsis improved seed germination and increased root length under salt and Manitol stress conditions. Taking together, these results suggested that OsSIRF1 may be associated with plant responses to abiotic stressors and positively regulates salt and osmotic stress environment.
In order to examine the cross-tolerance of two chilling-tolerant cultivars (Donganbyeo and Heukhyangbyeo) and two chilling-susceptible cultivars (Hyangmibyeo and Taekbaekbyeo) to salt, paraquat, and drought, changes of physiological response and antioxidant enzymes were investigated. The seedlings were grown in a growth chamber until the 4-leaf stage. The seedlings were exposed to chilling at $5^{\circ}C$ for 3 days. For drought treatment, the seedlings were subjected to drought by withholding water from plants for 5 days. For paraquat study, plants were sprayed with $300{\mu}M$ paraquat. For the salt stress, the seedlings were transferred to the Hoagland's nutrient solution containing 0.6% (w/v) NaCl for 4 days. Chilling-tolerant cultivars showed cross-tolerant to other stresses, salt, paraquat, and drought in physiological parameters, such as leaf injury, chlorophyll a fluorescence, and lipid peroxidation. The baseline levels of antioxidative enzyme activities, catalase (CAT) and peroxidase (POX) activities in chilling-tolerant cultivars were higher than in the chilling-susceptible cultivars. However, there were no differences in ascorbate peroxidase (APX) and glutathione reductase (GR) activities between chilling-tolerant and -susceptible cultivars in untreated control. CAT activity in chilling-tolerant cultivars was higher than that in chilling-susceptible cultivars during chilling, salt, and drought treatments, but not during paraquat treatment. However, other antioxidative enzymes, APX, POX, and GR activities showed no significant differences between chilling-tolerant and -susceptible cultivars during chilling, salt, paraquat, and drought treatments. Thus, it was assumed that CAT contribute to cross-tolerance mechanism of chilling, salt, and drought in rice plants.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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