Reakcje rzodkiewnika pospolitego (Arabidopsis thaliana L.) na uszkodzenia mechaniczne

Abstract

Celem pracy było zbadanie reakcji metabolicznych rzodkiewnika indukowanych zranieniem mechanicznym liści. Ponadto praca miała na celu sprawdzenie, czy modyfikacja szlaku sygnalizacji o zranieniu prowadzi do ograniczenia/zmiany odpowiedzi fizjologicznej roślin na dany na stres. Do badań wykorzystano rzodkiewnika pospolitego (Arabidopsis thaliana L.) dzikiego typu oraz mutanty hormonalne: ein4 (niewrażliwy na ET), aos (deficyt JA), rcd1-1 (zmniejszona wrażliwość na ABA, ET, MeJA). U mutantów wykorzystanych w pracy nie prowadzono dotąd badań, w jaki sposób zmieniona gospodarka hormonalna wpływa na odpowiedź fizjologiczną na zranienie. Na podstawie przeprowadzonych badań zaobserwowano u wt zwiększenie intensywności oddychania po uszkodzeniu liści oraz zwiększenie zawartości kalozy i H2O2 - zwłaszcza w miejscu nacięcia, co sugeruje udział tych związków w lokalnych reakcjach obronnych. Zranienie liści w połączeniu z zaburzeniem szlaku hormonalnego o uszkodzeniu spowodowało powstanie silniejszej reakcji rośliny na działanie stresu, niż samo uszkodzenie. Mutanty charakteryzowały się m.in.: obniżoną fotosyntezą i niższą mocą cieplną w stosunku do wt. Największe różnice po zranieniu, w odniesieniu do wt, obserwowano u rcd1-1. Po nacięciu liści rcd1-1 zaobserwowano obniżenie NPQ, qP, QY, zwiększenie mocy cieplnej, zwiększenie aktywności SuSy i UGPazy, nagromadzenie sacharozy oraz wzrost aktywności inwertaz. Po zranieniu aktywność UGPazy u aos i ein4 zmniejszyła się. U aos wystąpiło zahamowanie lokalnych odpowiedzi na uszkodzenie co może wskazywać na nadrzędną rolę JA w sygnalizacji o zranieniu.

The aim of the research is to verify (i) how mechanical injury of leaves of Arabidopsis thaliana L. influence physiological processes and overall metabolism (ii) if modification of wounding signal transduction pathway leads to reduction/ modulation of the response of plants to the stress. The object of study were Arabidopsis thaliana L., wild type plants (wt) and mutants: ein4 (ethylene insensitive), aos (deficit of JA), rcd1-1 (reduced sensitivity to ABA, ET, MeJA), What is more, in analyzed mutants reaction to wounding stress and carbohydrates metabolism have never been explored. It was observed that wounding of leaves of wt caused an increase in respiration rate, callose deposition and accumulation of H2O2, especially in the place of injury (local response). Hormonal imbalance in mutants caused a stronger reaction of plants to leaves damage. In mutants lower photosynthesis and specific thermal power (compared to wt) was observed. Soluble sugars content in mutants generally increased after wounding stress. A much different reactions to wounding were observed in rcd1-1. After leaves cutting in rcd1-1 were observed decrease in chlorophyll a fluorescence (NPQ, qP, QY), increase in thermal power, increase activity of invertases, SuSy and UGPase. Higher enzymes activity was correlated with the accumulation of sugars. JA and ET probably connected with regulation of UGPase activity after stress treatment. In plants with JA deficit (aos) and ET insensivity (ein4) the reduction of activity of UGPase was observed. In aos local responses after wounding were stopped, what suggest more important role of JA in signaling of wounding.