Peroxidases in the genus Nicotiana

Publisher Website
Google Scholar
Abstract
Leaf peroxidases of 60 Nicotiana species, 19 cultivars, autopolyploids, interspecific hybrids, and amphidiploids have been compared by polyacrylamide gel block electrophoresis. At least 19 peroxidase bands, four cathodic and 15 anodic, were detected in the species which varied from two bands in N. arentsii to 12 bands in N. tabacum. Tihe cultivars of the latter species failed to reveal any intraspecific variation. Specific difference and varietal resemblance in root peroxidase bands were also observed in nine species and 20 varieties analyzed. Zymograms from autopolyploids and amphidiploids appeared to be identical to that of diploid parents, suggesting that peroxidase banding patterns are independent of ploidy levels. An additive manner of parental peroxidase bands without hybrid enzyme formation in interspecific hybrids and the failure of dissociating peroxidases into subunits lead to a hypothesis that peroxidases in Nicotiana may be controlled by multiple, dominant genes and/or codominant alleles in chromosomes of different genomes. This is in keeping with the lack of relationship between ploidy level and peroxidase banding pattern. Also, species with different chromosome numbers shared many peroxidases in common that possibly reflects a residual homology of peroxidase loci among Nicotiana species. Some species classified in different sections or subgenera but having a common geographic center of origin, showed close similarities in peroxidase zymogram. Results suggest that these species may be closely related in phylogeny, and/or geographic isolation changes the peroxidase genes through mutation and selection. Based on leaf peroxidase zymograms of F 1 hybrids, a putative ancestor of N. tomentosiformis was the progenitor of N. tabacum at its inception. Die Peroxidasen in Blättern von 60 Nicotiana-Spezies, 19 Sorten und einer Anzahl Autopolyploiden, interspezifischen Hybriden und Amphidiploiden wurden mittels Polyacrylamid-Gelblockelektrophorese verglichen. In den Species wurden mindestens 19 Peroxidasebanden festgestellt (4 kathodische und 15 anodische) mit einem Variationsbereich von 2 Banden bei N. arentsii bis 12 Banden bei N. tabacum. Sorten der letztgenannten Spezies ließen keine intraspezifische Variation entdecken. Spezifische Unterschiede und eine Sortenähnlichkeit der Wurzelperoxydase-Banden wurden auch in den untersuchten 9 Species und 20 Sorten beobachtet. Zymogramme von Autopolyploiden und Amphidiploiden schienen identisch zu sein mit denen der diploiden Eltern und lassen darauf schließen, daß die Muster der Peroxidasebanden von der Ploidiestufe unabhängig sind. Eine weitere Art elterlicher Peroxidasebanden ohne Hybrid-Enzymbildung bei interspezifischen Hybriden und die Unmöglichkeit der Trennung der Peroxidasen in Untereinheiten führen zu der Hypothese, daß die Peroxidasen bei Nicotiana durch multiple dominante Gene und/oder co-dominante Allele in den Chromosomen verschiedener Genome gesteuert werden. Das paßt gut zu der fehlenden Beziehung zwischen Ploidiestufe und Peroxidasebandenmuster. Auch Spezies mit verschiedenen Chromosomenzahlen hatten viele Peroxidasen gemeinsam, was möglicherweise auf eine Rest-Homologie der Peroxidase-Loci bei den Nicotiana-Spezies schließen läßt. Deutliche Ähnlichkeiten im Peroxidase-Zymogramm zeigten einige Spezies, die zwar in verschiedene Sektionen oder Subgenera eingestuft sind, aber ein gemeinsames geographisches Ursprungszentrum haben. Die Ergebnisse lassen vermuten, daß sich diese Spezies phylogenetisch nahestehen und/oder die geographische Isolation die Peroxidasegene durch Mutation und Selektion verändert hat. Nach dem Blatt-Peroxidase-Zymogramm von F1-Hybriden war ein vermutlicher Vorfahr von N. tomentosiformis der Ahn von N. tabacum.