Oddziaływanie preparatów pestycydowych oraz heteroauksyny na komórki drożdży Saccharomyces cerevisiae

Yeast are often used as a model organism in studies on non-specific effects of xenobiotics. This paper investigates susceptibility of yeast cells of different strains differing in effectiveness of antioxidant system on commercial preparations Betokson Super 025 SL and Fusilade Forte 150 EC which are used as pesticides, and on phytohormone indoleacetic acid (IAA). The experiment was carried out on a wild strain of yeast and mutant sod1 devoid of cytosolic superoxide dismutase activity, ctt1cta1 with no catalase activity, and also the mutant C4 with a low level of glutathione. Susceptibility of the cells was estimated upon their ability to grow on solid medium that contained the investigated substances. The results suggest that the enzyme superoxide dismutase plays an important role in protection of yeast cells against the effects of active substances in preparations Fusilade Forte 150 EC, Betokson Super 025 SL and IAA.Drożdże są często wykorzystywane jako organizm modelowy w badaniach nad niespecyficznym oddziaływaniem ksenobiotyków. W przedstawionej pracy badano wrażliwość komórek drożdży szczepów różniących się sprawnością systemu antyoksydacyjnego na handlowe preparaty: Betokson Super 025 SL i Fusilade Forte 150 EC stosowane jako środki ochrony roslin oraz na fitohormon heteroauksynę IAA. Doświadczenia przeprowadzano na szczepie dzikim drożdży, mutancie sod1 pozbawionym aktywności cytoplazmatycznej dysmutazy ponadtlenkowej, mutancie ctt1cta1 pozbawionym całkowicie aktywności katalazowej oraz mutancie C4 o niskim poziomie glutationu. Wrażliwość tych komórek oceniano na podstawie ich zdolności do wzrostu na pożywce stałej zawierającej badane substancje. Uzyskane wyniki sugerują, że enzym dysmutaza ponadtlenkowa odgrywa ważną rolę w ochronie komórek drożdży przed szkodliwym działaniem substancji czynnych preparatów Fusilade Forte 150 EC i Betokson Super 025 SL oraz fitohormonu IAA

Metabolizm energetyczny komórek drożdży Saccharomyces cerevisiae a toksyczność menadionu

Menadione (2-methyl-l,4-naphthoquinone) is a prooxidant agent commonly used in laboratory practice. It can induce oxidative damage to many cell biomolecules. The results of earlier studies show that the efficiency of the antioxidant system plays a significant part in the protection of yeast cells from toxic effects induced by menadione. The purpose of this study was to determine the sensitivity of Saccharomyces cerevisiae yeast cells with different types of energy metabolism to menadione. The cells of the wild strain SP4 and its isogenlc respiratory mutant SP4rho~ were used in the experiment. By growing yeast on media containing different carbon sources (fermentable and non-fermentable) cells of different respiratory activity were obtained. The viability of the yeast cells was determined by calculating the colonies grown on solid media in the presence of this prooxidant. Under condition of full respiratory activity of yeast in the presence of the non-fermentable carbon source, ie ethanol, greater sensitivity of yeast cells to menadione was observed than under conditions of repression of the respiratory system (medium containing 2 % or 10 % glucose) in the case of cells of mutants incapable of aerobic respiration and in the presence of the slightly fermentable carbon source, ie raffinose. The results obtained show that the toxicity of menadione is not only connected with the efficiency of cell antioxidant mechanisms but it also depends on the type of energy metabolism of yeast cells.Menadion (2-metylo-1,4 naftochinon) jest powszechnie stosowanym w praktyce laboratoryjnej czynnikiem prooksydacyjnym. Generuje oksydacyjne uszkodzenia makromolekuł komórkowych. Wyniki wcześniejszych badań wskazują, że sprawność systemu antyoksydacyjnego jest bardzo ważna w ochronie komórek drożdżowych przed toksycznymi efektami indukowanymi menadionem. Celem prezentowanej pracy było określenie wrażliwości komórek drożdży Saccharomyces cerevisiae o różnym metabolizmie energetycznym na menadion. W badaniach wykorzystano komórki szczepu dzikiego SP4 oraz jego izogenicznego mutanta oddechowego SP4 rho-. Hodując drożdże w pożywkach zwierających różne źródła węgla (ulegające fermentacji i nie ulegające fermentacji), uzyskano komórki o różnej aktywności oddechowej. Poziom przeżywalności komórek drożdży oznaczono poprzez liczenie kolonii wyrosłych na pożywkach stałych w obecności tego prooksydantu. W warunkach pełnej aktywności oddechowej drożdży w obecności nie ulegającego fermentacji źródła węgla, jakim jest etanol, zanotowano większą wrażliwość komórek drożdży na menadion niż w warunkach represji układu oddechowego (pożywka zawierająca 2 % lub 10 % glukozę), w przypadku komórek mutanta niezdolnego do oddychania tlenowego oraz w obecności słabo fermentowalnego źródła węgla jakim jest rafinoza. Uzyskane wyniki sugerują, że toksyczność menadionu jest związana nie tylko ze sprawnością komórkowych mechanizmów antyoksydacyjnych, ale także zależy od typu metabolizmu energetycznego komórek drożdży

Oddziaływanie preparatów herbicydowych: Betokson super, Fusilade oraz kwasu indolilooctowego (IAA) na wybrane procesy fizjologiczne rzodkiewki (Raphanus sativus L.) oraz drożdży (Saccharomyces cerevisiae)

Studies of non-specific effect of herbicides concern not only plants but also other organisms, mostly those which are directly exposed to the influence of herbicides in the natural environment. Reports on studies concerning a reaction on herbicides of phylogenetically distant organisms are more and more frequent. The author of this study examined the effect of commercial pesticide preparations Betokson super containing beta-naphthaleneacetic acid (NOA), Fusilade containing fluazifop-p-butyl and indoleacetic acid (IAA) on selected parameters of the process of germination of the radish (Raphanus sativus L.) seeds and the growth of the yeast (Saccharomyces cerevisiae) cells. In the case of radish the effect of these preparations on the dynamics of seed germination and elongation of seedlings was analyzed. In the case of yeast, the effect of the preparations on the dynamics of growth of cells in the wild strain in liquid medium was examined. The experiments show that sprouts and seedlings are the most sensitive to the examined preparations; significant inhibition of elongation of seedling organs was observed in the presence of examined preparations in concentrations lower than 10 ug o cm^-3. In this case it was observed that the strongest effects were induced by Betokson super preparation. The dynamics of sprouting of radish seeds and growth of yeast cells did not undergo significant changes under these conditions. Distinct inhibition of the process of sprouting and cell divisions in yeast was observed after adding the examined preparations in concentrations higher than 10 ug o cm_-3. The parameters which characterise the growth of yeast cells may be used in studies of non-specific effect of herbicides.Badania dotyczące niespecyficznych oddziaływań pestycydów koncentrują się nie tylko na rganizmach roślinnych, ale także obejmują inne organizmy, szczególnie te które są bezpośrednio narażone na ich działanie w środowisku naturalnym. Coraz częściej spotyka się relacje z badań dotyczących odpowiedzi na herbicydy odległych filogenetycznie organizmów. W prezentowanej pracy badano oddziaływanie preparatów pestycydowych Betokson super (zawierający kwas beta-naftoksyoctowy, NOA), Fusilade (zawierający fluazifop-p-butylowy) i heteroauksyny (IAA) na wybrane parametry procesu kiełkowania nasion rzodkiewki (Raphanus sativus L.) oraz wzrostu komórek drożdży (Saccharomyces cerevisiae). Oznaczono wpływ badanych substancji na dynamikę kiełkowania nasion i wydłużanie organów siewek rzodkiewki oraz na dynamikę wzrostu komórek drożdży w pożywce płynnej. Najbardziej wrażliwe na badane substancje okazały się kiełki i młode siewki. Wysoki poziom inhibicji wydłużania organów siewek zanotowano dla mniejszych niż 10 ug o cm^-3 stężeń substancji aktywnych badanych preparatów. Najsilniejsze efekty hamowania wydłużania siewek i korzeni zaobserwowano po zastosowaniu preparatu Betokson super. Natomiast dynamika kiełkowania nasion rzodkiewki i przyrost liczby komórek drożdży w tych warunkach nie ulegały znaczącym wahaniom. Wyraźne hamowanie procesu kiełkowania i podziałów komórkowych drożdży zaobserwowano dopiero po zastosowaniu większych niż 10 ng o cm^-3 stężeń badanych substancji. Parametry charakteryzujące wzrost komórek drożdży mogą być wykorzystywane w badaniach nad niespecyficznymi oddziaływaniami herbicydów

Do antioxidants counteract the toxic effects of pyrethroids on Saccharomyces cerevisiae yest?

Pyretroidy są estrami alkoholi pierwszo- lub drugorzędowych zawierających przynajmniej jedno wiązanie podwójne i kwasu chryzantemowego lub halogenowych analogów tego kwasu. Związki te znalazły zastosowanie jako insektycydy. Mechanizm ich toksycznego działania na owady polega na hamowaniu aktywności kanałów jonowych w komórkach nerwowych. Według danych literaturowych, te pestycydy mogą wywoływać u różnych organizmów szereg niespecyficznych reakcji, których wspólnym mechanizmem może być generowanie reaktywnych form tlenu. Celem prezentowanej pracy było zbadanie, czy dodatek antyoksydantów do pożywki uchroni komórki drożdży Saccharomyces cerevisiae przed zabiciem powodowanym inkubacją z pyretroidami. Komórki drożdży inkubowano przez 2 h z wybranymi pyretroidami, a następnie wysiewano na pożywkę stałą zawierającą różne antyoksydanty. Porównywano przeżywalność komórek drożdży na pożywkach kontrolnych i wzbogaconych o antyoksydanty. W przypadku komórek drożdży nie stwierdzono ochronnej roli zastosowanych antyoksydantów przed toksycznością pyretroidów.Pyrethroids are synthetic esters of primary or secondary alcohols containing at least one double bond and chrysanthemic acid [2,2-dimethyl-3-(2-methylpropenyl)-cyclopropanecarboxylic acid] or halogen analogues of this acid. These compounds have been used as insecticides. Their mechanism of toxic action on insects consists in inhibiting the activity of ion channels in nerve cells. According to data from the literature, generation of reactive forms of oxygen may be the mechanism of numerous non-specific reactions induced by these pesticides in various organisms. The aim of this study was to determine whether supplementing media with antioxidants protects Saccharomyces cerevisiae yeast cells from loss of viability caused by incubation with pyrethroids. The yeast cells were incubated for 2 h with selected pyrethroids and then plated on solid medium containing various antioxidants. The survival rates of yeast cells grown on control media and enriched media were compared. The antioxidants applied were not found to protect the yeast cells from the toxicity of the pyrethroids

Czy antyoksydanty przeciwdziałają skutkom toksycznego oddziaływania pyretroidów na komórki drożdży Saccharomyces cerevisiae?

Pyrethroids are synthetic esters of primary or secondary alcohols containing at least one double bond and chrysanthemic acid [2,2-dimethyl-3-(2-methylpropenyl)-cyclopropanecarboxylic acid), or halogen analogues of it. These compounds have been used as insecticides. Their mechanism of toxic action on insects consists in inhibiting the activity of ion channels in nerve cells. According to data from the literature, generation of reactive forms of oxygen may be the mechanism of numerous non-specific reactions induced by these pesticides in various organisms. The aim of this study was to determine whether supplementing media with antioxidants protects Saccharomyces cerevisiae yeast cells from loss of viability caused by incubation with pyrethroids. The yeast cells were incubated for 2 h with selected pyrethroids and then plated on solid medium containing various antioxidants. The survival rates of yeast cells grown on control media and enriched media were compared. The antioxidants applied were not found to protect the yeast cells from the toxicity of the pyrethroids.Pyretroidy są syntetycznymi insektycydami, w swojej strukturze chemicznej zawierają, alkohol pierwsze- lub drugorzędowych (zawierających przynajmniej jedno wiązanie podwójne) połączony estrowo z kwasem chryzantemowym [kwasu 3-(2,2-dimetylowinylo)-2,2-dimetylo cyklopropanokarboksylowego] lub analogiem tego kwasu. Związki te znalazły zastosowanie jako insektycydy. Mechanizm ich toksycznego działania na owady polega na hamowaniu aktywności kanałów jonowych w komórkach nerwowych. Według danych literaturowych te pestycydy mogą wywoływać u różnych organizmów szereg niespecyficznych reakcji, których wspólnym mechanizmem może być generowanie reaktywnych form tlenu. Badając toksyczne działanie pyretroidów na komórki drożdży, stwierdzono występowanie mian charakterystycznych dla stresu oksydacyjnego, takich jak: zmiany aktywności katalazy i dysmutazy ponadtlenkowej, zmniejszenie zredukowanego glutationu, zmniejszenie stężenia zredukowanego glutationu i grup tiolowych, obniżenie całkowitej zdolności antyoksydacyjnej. Celem prezentowanej pracy było zbadanie, czy dodatek antyoksydantów do pożywki uchroni komórki drożdży Saccharomyces cerevisiae przed zabiciem powodowanym inkubacją z pyretroidami. Komórki drożdży inkubowano przez 2 h z wybranymi pyretroidami, a następnie wysiewano na pożywkę stałą zawierającą różne antyoksydanty fenolowe, a także witaminy i ich pochodne. Porównywano przeżywalność komórek drożdży na pożywkach kontrolnych i wzbogaconych o antyoksydanty. W przypadku komórek drożdży nie stwierdzono ochronnej roli zastosowanych antyoksydantów przed toksycznością pyretroidów

Heme synthesis in yeast does not require oxygen as an obligatory electron acceptor.

In a previous paper (Krawiec, Z., Biliński, T., Schüller, C. & Ruis, H., 2000, Acta Biochim. Polon. 47, 201-207) we have shown that catalase T holoenzyme is synthesized in the absence of oxygen after treatment of anaerobic yeast cultures with 0.3 M. NaCl, or during heat shock. This finding suggests that heme moiety of the enzyme can either be formed de novo in the absence of oxygen, or derives from the preexisting heme pool present in cells used as inoculum. The strain bearing hem1 mutation, resulting in inability to form δ-aminolevulinate (ALA), the first committed precursor of heme, was used in order to form heme-depleted cells used as inocula. The cultures were supplemented with ALA at the end of anaerobic growth prior the stress treatment. The appearance of active catalase T in the stressed cells strongly suggests that heme moiety of catalase T is formed in the absence of oxygen. This finding suggests the necessity to reconsider current opinions concerning mechanisms of heme synthesis and the role of heme as an oxygen sensor

Chemical Composition, Antioxidant and Antimicrobial Activity of Raspberry, Blackberry and Raspberry-Blackberry Hybrid Leaf Buds

In our investigation, the chemical composition and bioactive potential of leaf buds of raspberry, blackberry, and a raspberry-blackberry hybrid were determined. Antioxidant and antimicrobial properties were tested in water (W), ethanol-water (EW), and glycerol-water (GW) extracts from the buds. These plant organs contain relatively large amounts of minerals, especially Fe. The total antioxidant capacity (TAC) measured by the ABTS and DPPH methods ranged from 2.86 to 12.19 and 6.75 to 24.26 mmol per 100 g fresh weight (FW) of buds, respectively. TAC values were generally higher in the raspberry than in the case of blackberry and raspberry-blackberry hybrid extracts. The antioxidant properties of the extracts were strongly positively correlated with their content of total phenolic (TP). No such relationship was noted for ascorbic acid (AA), whose concentration in all extracts was at a similarly low level. Antioxidant properties determined in vitro were confirmed for the GW extract from raspberry leaf buds in biological test based on the growth parameters of Δsod1 Saccharomyces cerevisiae mutant cells in hypertonic medium. The extracts also exhibited strong antibacterial properties against Staphylococcus aureus and Enterococcus faecalis and weaker against Enterobacter aerogenes. The studied leaf buds could be therefore an unconventional source of minerals, natural antioxidants and antibacterial compounds with potential applications in the food, pharmaceutical, and cosmetics industries

Chemical Composition, Antioxidant and Antimicrobial Activity of Raspberry, Blackberry and Raspberry-Blackberry Hybrid Leaf Buds

In our investigation, the chemical composition and bioactive potential of leaf buds of raspberry, blackberry, and a raspberry-blackberry hybrid were determined. Antioxidant and antimicrobial properties were tested in water (W), ethanol-water (EW), and glycerol-water (GW) extracts from the buds. These plant organs contain relatively large amounts of minerals, especially Fe. The total antioxidant capacity (TAC) measured by the ABTS and DPPH methods ranged from 2.86 to 12.19 and 6.75 to 24.26 mmol per 100 g fresh weight (FW) of buds, respectively. TAC values were generally higher in the raspberry than in the case of blackberry and raspberry-blackberry hybrid extracts. The antioxidant properties of the extracts were strongly positively correlated with their content of total phenolic (TP). No such relationship was noted for ascorbic acid (AA), whose concentration in all extracts was at a similarly low level. Antioxidant properties determined in vitro were confirmed for the GW extract from raspberry leaf buds in biological test based on the growth parameters of Δsod1 Saccharomyces cerevisiae mutant cells in hypertonic medium. The extracts also exhibited strong antibacterial properties against Staphylococcus aureus and Enterococcus faecalis and weaker against Enterobacter aerogenes. The studied leaf buds could be therefore an unconventional source of minerals, natural antioxidants and antibacterial compounds with potential applications in the food, pharmaceutical, and cosmetics industries

Ocena toksyczności azoksystrobiny dla saprofitycznych grzybów oraz rzodkiewki we wczesnych stadiach wzrostu

The aim of the study was to assess the toxicity of azoxystrobin, a fungicide belonging to the strobilurin class, for selected saprophytic fungi (Saccharomyces cerevisiae and Penicillium sp.) and for radish (Raphanus sativus L.) The parameters of fungi growth and the early development stages of radish were analysed. Based on the sensitivity of the organisms and their physiological processes to azoxystrobin, they can be arranged in the following order: growth of sod1 S. cerevisiae mutant, growth of wild-type S. cerevisiae, growth of Penicillium sp., respiration of germinating radish seeds, early seed germination, elongation of roots and seedlings, late seed germination. The mechanism of azoxystrobin toxicity seems to be associated with cellular antioxidant status.Celem badań była ocena toksyczności azoksytrobiny, fungicydu należącego do klasy strobiluryn dla saprofitycznych grzybów (Saccharomyces cerevisiae i Penicillium sp.) oraz rzodkiewki (Raphanus sativus L.). Analizowano wzrost drożdży szczepu dzikiego i jego mutanta bezdysmutazowego sod1, grzyba strzępkowego Penicillium sp. oraz parametry biochemiczne i fizjologiczne kiełkujących nasion rzodkiewki i powstałych z nich siewek. Najbardziej wrażliwym na azoksytrobinę okazał się wzrost drożdży (mutanta sod1, następnie szczepu dzikiego wt) w następnej kolejności: wzrost grzybni Penicillium, oddychanie kiełkujących nasion rzodkiewki, proces kiełkowania oznaczany po 24 godzinach od wysiewu nasion, wydłużanie korzeni, wydłużanie siewek, proces kiełkowania określany po 96 godzinach. Mechanizm toksyczności azoksytrobiny wydaje się być powiązany z aktywnością komórkowego systemu antyoksydacynego