Object

Alternative title:

Molecular aspects of the abscisic acid effect on the alternative respiratory pathway in Arabidopsis thaliana

Abstract:

Prowadzone badania miały na celu ustalenie, czy zastosowanie ABA w połączeniu ze zmianami w intensywności promieniowania prowadzi do zmiany w tempie starzenia liści oraz weryfikację hipotezy zakładającej, że zależna od ABA adaptacja do stresu związanego z przygotowaniem roślin do sezonu zimowego polega na aktywacji alternatywnego szlaku oddechowego. Aby zilustrować zmianę sezonu z letniego na jesienny, zastosowano warunki stresowe polegające na zmianie intensywności światła HL→LL. Przeniesienie roślin z HL do LL wywoływało widoczne objawy starzenia liści, polegające na utracie chlorofilu. Natomiast traktowanie roślin ABA hamowało to działanie, tak że zarówno liście roślin hodowanych w HL, jak i liście roślin po przeniesieniu do LL nie wykazywały objawów starzenia. Z kolei analiza DIS (ang. dark-induced leaf senescence) nie wykazała znaczącej różnicy w tempie starzenia roślin. Zmiana HL→LL prowadziła do spadku maksymalnej wydajności kwantowej PSII oraz do obniżenia wydajności kwantowej PSII po adaptacji do światła. Nie stwierdzono jednak zmian w proporcji obu fotoukładów (PSI/PSII). Oceniono że na aktywność AOX wpływała głównie zmiana natężenie napromienienia, a nie aplikacja ABA. Natomiast aktywność SOD zmieniała się pod wpływem aplikacji ABA a nie zmiany warunków świetlnych.Badanie ekspresji genów ujawniło, że ABA stymulowało ekspresję AOX1A i AOX1D. Stwierdzono, że zarówno przeniesienie roślin do LL jak i traktowanie ich ABA aktywuje gen ANAC017, pozytywnego regulatora MRR, przy czym silniejszą aktywację zaobserwowano w tym drugim przypadku. Dodatkowo, aby zweryfikować modyfikującą rolę RFT naśladowano działanie HL przez spryskiwanie roślin hodowanych w LL nadtlenkiem wodoru przez co wykazano, że AOX1A była stymulowana wyłącznie przez ABA, a nie przez RFT. Przeciwnie AOX1D wydaje się być stymulowane przez RFT w warunkach LL. Chociaż różnice w ekspresji ANAC017 nie były znaczące między roślinami H2O2 i H+A, jego wzór ekspresji był podobny do wzoru AOX1A i był nieco wyższy w przypadku roślin H+A. Wyniki te wspierają tezę, że ABA w pewnych warunkach, może działać jako inhibitor starzenia się liści. W przeprowadzonych badaniach wykazano zatem, że hamująca starzenie liści egzogenna aplikacja ABA nie przebiega poprzez indukcję aktywności AOX, pomimo stymulacji wybranych genów AOX. Efekt ten można wyjaśnić udziałem alternatywnego szlaku oddechowego w utlenianiu nadmiaru cząsteczek redukcyjnych generowanych przez fotosyntetyczny transport elektronów.



The goal of this research was to determine whether the use of ABA in combination with changes in irradiation lead to the modification change in leaf senescence. Second goal was to verify the hypothesis that ABA-dependent preparation of plants for winter season is associated with activation of the alternative respiratory pathway. To illustrate the seasonal summer-autumn change, the light intensity was altered from HL to LL. The transfer of plants from HL to LL caused a visible signs of senescence, illustrated by the loss of chlorophyll. In contrast, ABA treatment inhibited the progression of leaf senescence. In turn, DIS (dark-induced leaf senescence) analysis did not show a significant difference in the rate of plant aging. The HL → LL change led to a decrease in the maximum quantum efficiency of PSII as well in the quantum efficiency of light-adapted PSII. However, no changes was found in the proportion of both photosystems (PSI/PSII). It was verified that AOX activity was mainly affected by the change in irradiance, not by ABA application. In contrast, SOD activity was changed due to application of ABA but not to the change in irradiance. Gene expression analysis revealed that ABA stimulated the expression of AOX1A and AOX1D. It was found that both plant transfer to LL and treatment with ABA activate the ANAC017 gene, a positive MRR regulator, with stronger activation observed in the latter case. In addition, to verify the modifying role of ROS (reactive oxygen species), HL was mimicked by spraying plants grown in LL with hydrogen peroxide. This approach revealed that AOX1A was stimulated only by ABA and not by ROS. In contrast, AOX1D appears to be stimulated by ROS under LL conditions. Although the differences in ANAC017 expression were not significant between H2O2 and H+A plants, its expression pattern was similar to the AOX1A pattern and was slightly higher for H+A plants. These results support the thesis that ABA may, under certain conditions, act as an inhibitor of leaf aging. However, this effect seems not to be dependent on the induction of AOX activity, despite the stimulation of selected AOX genes. Light-dependent changes in AOX activity might be explained by the participation of the alternative respiratory pathway in the oxidation of excess reducing molecules generated by photosynthetic electron transport.

Additional notes:

Zawiera bibliografię ; Streszcz. ang.

Identifier:

oai:bibliotekacyfrowa.ujk.edu.pl:4811

Call number:

000486Dr

Computer catalogue:

click here to follow the link

Language:

pol

Degree name:

doktor

Date obtained:

23.09.2020

Degree grantor:

Uniwersytet Jana Kochanowskiego w Kielcach

Supervisor:

Niewiadomska, Ewa Maria

Reviewer:

Ciereszko, Iwona ; Skoczowski, Andrzej Maria

Field:

Dziedzina nauk ścisłych i przyrodniczych

Scientific disciplines:

Nauki biologiczne

Faculty:

Wydział Nauk Ścisłych i Przyrodniczych

Type:

rozprawa doktorska

Access rights:

tylko w Oddziale Informacji Naukowej

Publication status:

niepublikowana

Location of original object:

BU Kielce