Eva Klozová

The protein euphaseolin inPhaseolinae — A chemotaxonomical study

On the basis of immunochemical analyses of the main reserve protein ofPh. vulgaris, euphaseolin, in numerous cultivars ofPh. vulgaris, in additional 23Phaseolus species, and several representatives of further genera of Viciaceae and on the basis of the comparison of these data with morphological and genetical data the authors propose to separate the sectionEuphaseolus characterized by the presence of the protein euphaseolin. The species characterised by euphaseolin are closely related and capable of being crossed. The proposal requires an additional formal completion from the point of view of the conventions of classical systematies. Further the questions of the taxonomical extent of various protein characters and the problematies of the so-called large and small protein characters are discussed.Na základě imunochemických analys hlavní zásobní bílkovinyPh. vulgaris euphaseolinu u velkého počtu kultivarůPhaseolus vulgaris, dalších 23 druhůPhaseolus a několika zástupců dalších rodůViciaceae a srovnáváním těchto údajů s údajl morfologickými a genetickými autoři navrhují vydělení sekceEuphaseolus, charakterisované přítomností bílkoviny euphaseolinu. Druhy charakterisované euphaseolinem jsou si blízce příbuzné, jsou křižitelné. Návrh vyžaduje ještě formální doplnění z hlediska zvyklostí klasické systematiky.V článku jsou dále diskutovány otázky taxonomické šíře různých bílkovinných znaků.

Serological investigation of taxonic specificity of proteins in various plant organs in some taxons of the familyViciaceae

SouhrnAutoři porovnávali taxonní a orgánovou specifitu bílkovin u několika druhů čelediViciaceae pomocí kvantitativních serologických metod. Každý z orgánů má svoji vyhraněnou orgánovou specificitu bílkovinných znaků při zachování druhové specificity. Ze srovnání výsledků vyplynuly kromě metodických i podrobnější ontogenické a fylogenetické předpoklady a závěry.SummaryThe authers compared taxon and organ specificity of proteins of several species of the familyViciaceae, using qantitative serological methods. Each organ possesses a defined organ specificity of protein characters, the species specificity being preserved. On the basis of the results obtained both methodical and more detailed ontogenic and phylogenetic assumptions and conclusions could be drawn.

Protein characters and relationship betweenPhaseolus vulgaris ssp.Aborigineus Burk. and related taxons of the genusPhaseolus

AbstractBoth quantitative and qualitative immunochemical methods were used for studying the mutual relationships of several spocies and the subspecies of the genusPhaseolus: Ph. vulgaris L. ssp.vulgaris, Ph. vulgaris L. ssp.aborigineusBurk.,Ph. coccineus L.,Ph. acutifoliusA. Gray,Ph. lunatus L. (American endemites) andPh. aureus L. (a typical Asian bean). Protein characters of cotyledons (i.e., „storage” proteins) of the above species were compared with the aid of antisera prepared against seed (cotyledon) proteins ofPh. vulgaris L. ssp.vulgaris, cv. Veltruská Saxa, using(a)the whole complex of cotyledon protein,(b)the albumin fraction of this complex,(c)the globulin fraction,(d)crystaline phaseolin. Our results are in agreement with the morphological and genetic data ofBurkart andBrücher on the close relationship betweenPh. vulgaris L. ssp.vulgaris andPh. vulgaris L. ssp.aborigineus (both contain a character designated asPh. vulgaris protein 1 which is lacking in the others, both contain an identical phaseolin and exhibit only negligible differences in the specificity of proteins). The closest to these two species isPh. coccineus (almost identical phaseolin, small differences in the albumin and globulin fractions, a greater quantitative difference in protein specificity).Ph. acutifolius contains a somewhat different phaseolin, exhibits greater deviations in the albumin and globulin fractions and a greater quantitative difference in protein specificity.Ph. lunatus andPh. aureus are quite different in all the above respects. These data are in good agreement with genetic data (crossability).AbstractImunochemickými metodami jak kvantitativními, tak kvalitativními jsme sledovali vzájemné vztahy těchto druhů a subspecií roduPhaseolus: Ph. vulgaris L. ssp.vulgaris, Ph. vulgaris L. ssp.aborigineusBurk.,Ph. coccineus L.,Ph. acutifoliusA. Gray,Ph. lunatus L. (američtí endemiti) aPh. aureus L. (typický asijský fazol). Srovnávali jsme bílkovinné znaky děloli (tedy „zásobní” bílkoviny) uvedených druhů pomocí antiser, připravených proti bílkovinám semen (děloh)Ph. vulgaris L. ssp.vulgaris, cv. Veltruská Saxa a sice proti: a) celému komplexu děložních bílkovin, b) albuminové frakei tohoto komplexu, c) globulinové frakei, d) krystalickému fazeolinu. Naše výsledky souhlasí s morfologickými a genetickými údajiBurkarta aBrüchera o těsném vztahuPh. vulgaris L. ssp.vulgaris aPh. vulgaris L. ssp.aborigineus (u obou je přítomen znak označený námi „Ph. vulgaris protein I”, chybějící u ostatních, mají shodný fazeolin, kvantitativně vyjádřené rozdíly ve specifitě bílkovin jsou nepatrné). Těmto stojí nejblížePh. coccineus L. (fazeolin téměř shodný, rozdíly v albuminové a globulinové frakei, větší kvantitativně vyjádřený rozdíl ve specifitě bílkovin).Ph. acutifolius ve srovnání s předchozímí již nemá zcela shodný fazeolin, má větši odchylky v albuminové a globulinové frakei, velký kvantitativně vyjádřený rozdíl ve specificitě bílkovin.Ph. lunatus aPh. aureus jsou velmi odlišné ve všech těchto ukazatelích. Tyto naše údaje jsou v dobrém souladu i s fakty genetickými (křižitelností).AbstractМы изучали количественными и качественными иммунохимическими методами взаимоотношения следующих видов и подвидов родаPhaseolus: Ph. vulgaris L. ssp.vulgaris, Ph. vulgaris L. ssp.aborigineusBurk.,Ph. coccineus L.,Ph. acutifolius A. Gray,Ph. lunatus L. (американские эндемиты) иPh. aureus L. (типичная азиатская фасоль). Мы сравнивали белковые признаки семядолей (следовательно „запасные” белки) приведенных видов при помощи антисывороток приготовленных против белков семян (семядолей)Ph. vulgaris L. ssp.vulgaris cv. Велтруска Сакса, а именно против:а)целого комплекса семядольных белков,б)альбуминовой фракции этого комплекса,в)глобулиновой фракции,г)кристаллическому фазеолину. Наши результаты находятся в соответствии с морфологическими и генетическими данными Буркарта и Брюхера о тесном отношенниPh. vulgaris L. ssp.vulgaris иPh. vulgaris L. ssp.aborigineus Burk. (у обоих присутствует признак, обозначаемый «Ph. vulgaris протеин 1», отсутствующий у других; у них сходный фазеолин, количественно выраженные различия в специфичности белков небольшие). К ним ближе всего стоитPh. coccineus (фазеолин почти сходный, различия в альбуминовой и глобулиновой фракциях, однако количественно выраженное различие в специфичности белков большее).Ph. acutofolius по сравнению с предыдущими уже не обладает столь сходным фазеолином, имеет бóльшие уклонения в альбуминовой и глобулиновой фракциях, большое количественно выраженное различие в специфичности белков.Ph. lunatus иPh. aureus во всех этих показателях очень отличаются. Эти наши данные находятся в хорошем соответствии и с генетическими данными (скрещиваемость).

Comparison of esterase isoenzyme patterns in seeds of someAllium species and in cultivars ofAllium cepa L

Esterase isoenzyme patterns were studied in seeds of 6 cultivars ofAllium cepa L. and of14 species ofAllium, namelyAllium aflatunense B. Fedtsch.,A. altaicum (Pall.) Reyse,A. Cristophii Trautv.,A. fistulosum L.,A. jajlae Vved.,A. Karsianum Fom.,A. nutans L.,A. porrum L. cv. Gigant,A. praemixtum Vved.,A. pskemense Vved.,A. ramosum L.,A.rotundum L.,A. schoenoprasum L.,A. stipitatum Regel. The cultivars differ in their isoenzyme patterns, the cultivar Kaštická stands apart from all the other cultivars, probably due to the high alkalinity of its seed extract. The examined species, arranged according to their mutual similarity of isoenzyme patterns, form several groups corresponding to individual sections of the genus. Our results corroborate the recognizing of the sectionCepa and the subsectionPhyllodolon. The maintaining ofA. jajlae andA. rotundum as well described species fits better with our results, than degrading them to subspecies ofA. scorodoprason.Our results agree in main features with those obtained by the immunological method. Some few differences appear concerning individual species. It is evident that esterase isoenzyme patterns can be used in chemotaxonomy ofAllium on an infrageneric level, and, at least inA. cepa, also on an infraspecific level.

Immunochemical characterization of seed proteins of some species of the genusArachis L.

Relationships between seed protein patterns of 16 species ofArachis were studied by means of immunochemical methods (immunoelectrophoresis and double diffusion). The broad similarity of these patterns suggests that protein patterns are conservative in this genus from an evolutionary viewpoint. The differences which have evolved support recent schemes for classifying the genus, particularly the breakdown into sections. It also suggests thatA. villosa andA. correntina should probably be recognized as distinct species. The strong relationship indicated betweenA. hypogaea andA. batizocoi supports the hypothesis that the latter may be source of one of the genomes ofA. hypogaea. The possibility thatA. cardenasii might be the source of the other genome did not receive such strong positive support.

Distribution of the protein “phaseolin“ in some representatives of Viciaceae

AbstractUsing immunochemical methods the authors investigated the evolutionary taxonomic distribution of the reserve seed protein “phaseolin” in cultivars ofPhaseolus vulgaris, in a series of species ofPhaseolus, and in representatives of some additional genera ofViciaceae. “Phaseolin” is typical of the seed ofPhaseolus vulgaris L.: it was detected in all 658 investigated cultivars — and also in species related toPhaseolus vulgaris L.(Ph. vulgaris L. ssp.aborigineus Burk.,Ph. polyanthus Green,Ph. dumosus Macf.,Ph. coccineus L., and in an undescribed species from the group ofPh. vulgaris L. -Ph. coccineus L.). A protein immunochemically somewhat similar to „phaseolin“ occurs inPh. acufifolius A. Gray. In all other taxa“phaseolin” is absent.

The comparison of seed protein patterns within the genusArachis by polyacrylamide gel electrophoresis

The seed protein patterns of 12Arachis species were compared by polyacrylamide gel electrophoresis (PAGE), similarities between patterns were measured by the Jaccard index. Results obtained confirm the close relationships established between members of the genus on morphological grounds and support the more recent classification schemes.A. villosa andA. correntina could well be regarded as distinct species on grounds of protein differences whileA. macedoi andA. villosulicarpa (although members of the same section, Extranervosae) show considerable differentiation of their protein patterns. Surprisingly, the formA. ×batizogaea showed less similarity in protein pattern to those of its parental species than might have been expected. The principle value of seed protein pattern data appears to be in distinguishing species within sections.

Proteins found during maturation and germination of seeds ofPhaseolus vulgaris L.

Seeds of the beanPhaseolus vulgaris L. (Veltruská Saxa cultivar) were gathered gradually at different stages of development, starting at fertilization up to full maturity. Seeds were freeze-dried and the dry solid used for preparing extracts which were analyzed by immunoelectrophoresis for the presence of proteins resembling those contained in the cotyledons of a mature seed. Proteins from cotyledons of the first stages of development of bean seedlings were analyzed similarly.After a preparatory period, approximately from the second—third seed development stage, there is a period of intense protein synthesis that characterizes cotyledons of a mature seed. These proteins increase in quantity and are differentiated in quality up to maturity when a single antiserum detected a total of 12. After germination both the quantity and number of these proteins decreases.It was found that some proteins are metabolically more active, both during synthesis and cleavage. This holds e.g. for phaseolin during maturation, as well as during germination. In addition, phaseolin changes its electrophoretic mobility, which is apparently due to proteolytic hydrolysis of phaseolin molecules.During the last phase of maturation, viz. dehydration of seeds, some new proteins suddenly appear, apparently synthesized from pre-formed peptide chains.In the discussion the possibility is taken up that the beginning on the synthesis of specific proteins characteristic for mature seeds is the cause underlying the disturbances in the embryonal development of distant hybrids.AbstractSemena fazoluPhaseolus vulgaris L. sorty Veltruská Saxa byla sbírána postupně v různých fázích vývoje od oplození až do dozrání. Zmražená semena byla lyofilizována a ze sušiny byly jednotně připraveny extrakty, které byly imunoelektroforeticky analyzovány na přítomnost bílkovin, podobných těm, které jsou jinak obsaženy v dělohách zralého semene.Podobně byly analyzovány bílkoviny děloh v prvních fázích vývoje klíčních rostlin fazolu.Po přípravném období, asi od druhé třetiny vývoje semene, nastává období intenzívní syntézy bílkovin, charakteristických pro dělohy zralého semene. Tyto bílkoviny narůstají kvantitativně a diferencují se i kvalitativné až do zralosti, kdy jich bylo detegováno jedním antiserem 12. Při klíčení se opět kvantita těchto bílkovin i jejich počet zmenšuje.Zjistili jsme, že některé bílkoviny jsou metabolicky aktivnější jak při syntéze, tak při štěpení. Platí to např. pro fazeolin během zrání i během klíčení. Kromě toho fazeolin mění též při klíčení semen svoji elektroforetickou pohyblivost, což je zřejmě způsobeno proteolytickou hydrolýzou molekul fazeolinu.V poslední fázi při dozrávání, při dehydrataci semen se objevují náhle některé bílkoviny, které se patrně asociují z peptidických řetězeů již dříve syntetizovaných.V diskusi je též uváděna možnost, že začátek syntézy druhově specifických bílkovin charakteristických pro zralá semena je příčinou poruch ve vývoji embrya u vzdálených hybridů.AbstractСемена фасолиPhaseolus vulgaris L. сорта Вельтруска Сакса собирали постепенно в разные фазы развития от оплодотворения до созревапия. Семена в замороженном состоянии лиофилизировали и из сухого вещества по одному и тому же способу приготовляли экстракты, которые иммуноэлектрофоретически анализировали на наличие белков подобных тем, которые содержатся в семядолях созревшего семени.Подобным способом анализировали белки семядолей в первых фазах развития сеянцев фасоли.После подтотовительного периода, приблизительно от второй трети развития семена, наступает период интенсивного синтеза белков, характерных для семядолей зрелых семян. Количество этих белков нарастает а также они качественно дифференцируются до созревания. Во время созревапия одной антисывороткой определили 12 белков. Во время прорастания семян количества этих белков и их число уменьшаются.Мы определили, что некоторые белки являются метаболически более активными при синтезе и при расщеплении. Это относится в частности к фазеолину при созревании и во время прорастания. Помимо того фазеолин изменяет также при прорастании семян свою электрофоретическую подвижность, что очевидно является следствием протеолитического гидролиза молекул фазеолина.В последней фазе созревапия, при дегидратации семян появляются вдруг некоторые белки, которые очевидно ассоциируются из пептидных цепей синтезированных ранее.В дискуссии приводится мысль, что начало синтеза специфических для данного вида белков возможно является причиной нарушений в развитии зародыша у отдаленных гибридов.

Variability of some seed proteins of the speciesPhaseolus vulgaris and their relationship to phytohaemagglutinating activity

The variability of some seed proteins ofPhaseolus vulgaris was followed in individual seeds of 26cultivars of this species. Polymorphism was established with two proteins showing completely different immunochemical specificities which have previously been classified as the protein I and the protein II of the specificity Veltruská Saxa and Krupnaya sakhamaya respectively. Various combinations of these proteins occur in several cultivars. It was further found that the protein II of the specificity Veltruská Saxa had phytohaemagglutinating activity.

The protein euphaseolin in Phaseolinae — A chemotaxonomical study

On the basis of immunochemical analyses of the main reserve protein ofPh. vulgaris, euphaseolin, in numerous cultivars ofPh. vulgaris, in additional 23Phaseolus species, and several representatives of further genera of Viciaceae and on the basis of the comparison of these data with morphological and genetical data the authors propose to separate the sectionEuphaseolus characterized by the presence of the protein euphaseolin. The species characterised by euphaseolin are closely related and capable of being crossed. The proposal requires an additional formal completion from the point of view of the conventions of classical systematies. Further the questions of the taxonomical extent of various protein characters and the problematies of the so-called large and small protein characters are discussed.Na základě imunochemických analys hlavní zásobní bílkovinyPh. vulgaris euphaseolinu u velkého počtu kultivarůPhaseolus vulgaris, dalších 23 druhůPhaseolus a několika zástupců dalších rodůViciaceae a srovnáváním těchto údajů s údajl morfologickými a genetickými autoři navrhují vydělení sekceEuphaseolus, charakterisované přítomností bílkoviny euphaseolinu. Druhy charakterisované euphaseolinem jsou si blízce příbuzné, jsou křižitelné. Návrh vyžaduje ještě formální doplnění z hlediska zvyklostí klasické systematiky.V článku jsou dále diskutovány otázky taxonomické šíře různých bílkovinných znaků.