A teljes cikk A klorofillid-a-oxigenáz (CAO) hiánya befolyásolja a szingulett oxigén és

Rövid kommunikáció

Teljes cikk
Ábrák és adatok
Hivatkozások
Idézetek
Metrikák
Újranyomtatások és engedélyek
PDF

ABSZTRAKT

Növényekben a sejtrétegek és szövetek organogenezise és specifikációja a szabályozó molekulák pontos szimplasztikus bejuttatására támaszkodik plazmodesmatákon keresztül. Ennek megfelelően a plazmodesmata mennyiségét és apertúráját az egyes sejthatárokon a növénynek ellenőriznie kell. A közelmúltban az Arabidopsis-ban végzett vizsgálatok reaktív oxigénfajtákat hoztak létre, amelyek a plazmodesmata képződésének és kapuzásának fő szabályozói. Megmutatjuk, hogy egy árpa mutánsban hiányos a klorofill szintézise , a levelekben és a hajtás apikális merisztémájában a plazmodesmaták száma szignifikánsan magasabb, mint a megfelelő vad típusnál, valószínűleg a mutáns redox egyensúlyhiánya miatt. A szimplasmás transzport ebből eredő zavara valószínűleg az oka a megfigyelt késleltetett virágos átmenetnek ezekben a mutánsokban.

Rövidítések

reaktív oxigén fajok

klorofillid-a-oxigénellátás

árpa chlorina f2 3613 mutáns

transzmissziós elektronmikroszkópia

lőjünk csúcsmerisztemát

Klór mutánsok általában csökkent klorofillszintet mutatnak és a fotoszintézis és a növekedés többszörös hibája 19,20,21,22,23 Klór mutánsokból hiányzik a klorofill nincsenek funkcionális klorofillid-a-oxigenáz (CAO); ilyen mutánsokat jellemeztek az Arabidopsis-ban (ch1 mutáns, 24,25) és árpachlorina f2 3613 mutáns, innentől kezdve clo f2 3613, 26.) A virágzásra való áttérés késleltetettnek bizonyult az Arabidopsis-ban ch1 mutáns 27 és a virágzás kezdetének hasonló késedelméről számoltak be az árpa esetében is clo f2 3613 . 28 Az Arabidopsis esetében ch1 mutáns, bebizonyosodott, hogy a levelek ROS-termelése fokozott. 29 Ez arra késztetett bennünket, hogy elemezzük az árpa levél ROS szintjét, a levél sejtek közötti PD és a SAM rétegek közötti PD számokat clo f2 3613 mutáns, összehasonlítva a vad típusú (WT) szülő Donaria fajtával.

Online közzététel:

1. ábra Az árpalevelekben meghatározott szingulett oxigénérzékelő zöld (SOSG) fluoreszcenciája (WT és clo f2 3613 ). (A) Levélképek. (B) A ROS termelés mennyiségi becslése. A leveleket SOSG-vel infiltráltuk, amelynek koncentrációja 5 µM volt az 50 mM KCl, 10 μM CaCl 2 és 10 mM MES, pH 6,15 tartalmú pufferben, majd teljes napfénynek tettük ki (1800 - 2000 µmol fotonok m −2 s - 1) 30 percig. A leveleket BP 460–490, DM 505, BA 510–550 szűrővel felszerelt BX51 epifluoreszcens mikroszkóppal (Olympus Deutschland GmbH, Hamburg, Németország) figyeltük meg. A képeket ColorView II digitális fényképezőgép és Cell ^ F szoftver (Olympus) segítségével rögzítették. A ROS festés relatív intenzitását ImageJ 1.37v szoftverrel (NIH, USA) becsültük meg. Mindegyik érték 5-10 független biológiai minta ± ± SD átlagát képviseli; Az átlagértékek közötti különbségek megbízhatóságát a Student's segítségével becsültük meg t-teszt 95% -os szignifikancia szinten, és * (B) jelzi. Méretarány: 20 μm.

1. ábra Az árpalevelekben meghatározott szingulett oxigénérzékelő zöld (SOSG) fluoreszcenciája (WT és clo f2 3613 ). (A) Levélképek. (B) A ROS termelés mennyiségi becslése. A leveleket SOSG-vel infiltráltuk, amelynek koncentrációja 5 µM volt az 50 mM KCl, 10 μM CaCl 2 és 10 mM MES, pH 6,15 tartalmú pufferben, majd teljes napfénynek tettük ki (1800 - 2000 µmol fotonok m −2 s - 1) 30 percig. A leveleket BP 460–490, DM 505, BA 510–550 szűrővel felszerelt BX51 epifluoreszcens mikroszkóppal (Olympus Deutschland GmbH, Hamburg, Németország) figyeltük meg. A képeket ColorView II digitális fényképezőgép és Cell ^ F szoftver (Olympus) segítségével rögzítették. A ROS festés relatív intenzitását ImageJ 1.37v szoftverrel (NIH, USA) becsültük meg. Mindegyik érték 5–10 független biológiai minta átlag ± SD-értékét képviseli; Az átlagértékek közötti különbségek megbízhatóságát a Student's segítségével becsültük meg t-teszt 95% -os szignifikancia szinten, és * (B) jelzi. Méretarány: 20 μm.

Online közzététel:

A sejtek közötti szimplazmás vezetőképesség szimplasmás nyomjelzőkkel értékelhető. Ezek általában töltött molekulák, amelyek a szimplasztba történő bejutás után nem tudnak átjutni a membránokon, és így csak PD-n keresztül tudnak sejtről sejtre mozogni. Az Arabidopsis esetében leírtak egy eljárást a 8-hidroxi-pirén-1,3,6-triszulfonsav (HPTS) szimplazmikus jelölőanyagának a phloemba történő könnyű bevezetésére, ahol a HPTS tovább terjed PD-n keresztül; ez a módszer nem alkalmazható egyszikűek esetében, mivel leveleikben nincs anatómiailag megkülönböztető levélnyél és elsődleges véna. Ezzel a módszerrel hasonlítottuk össze a 4 hetes levelek szimplazmikus vezetőképességét Arabidopsis palánták a WT Col-0 és a klór mutáns ch1–3. 25.34 2 óra elteltével a vágott levélnyélen keresztül a palántákba juttatott HPTS szinte az egész levélbe behatolt ch1–3 növények, míg bent vannak Col-0 levelek, a címke csak a fő vénához közeli területekre terjedt el (3. ábra). Ez alátámasztja azt a hipotézisünket, hogy a PD képződése a ch1–3 mutáns a WT-hez képest.

Online közzététel:

3. ábra A szimplazmás vezetőképesség funkcionális elemzése a Arabidopsis palánták (WT Col-0 és a klór mutáns ch1–3). Fluoreszcens szimplasmás nyomjelzőt (HPTS) vezettünk be a floémba a 33. leírás szerint. 2 óra elteltével a HPTS terjedését rövid UV-sugárzásnak köszönhetően detektáltuk; a növényeket SteREO Lumar.V12 sztereomikroszkóppal, AxioCam MRc5 digitális fényképezőgéppel és ZEN2 szoftverrel (Carl Zeiss, Németország) fényképeztük. Piros szín: klorofill autofluoreszcencia; kék szín, HPTS fluoreszcencia. A nyilak jelzik azokat a levélnyéleket, amelyeket a HPTS beillesztésére a floémcsatornába használtak. Mérleg: 1 cm.

Összefoglalva, a jelzőmolekulák levelektől a hajtáscsúcsokig terjedő szimplasmás áramlásának változásai bebizonyosodtak, hogy fontos szabályozó mechanizmust képviselnek a virágzás kezdetén. 35 Kimutatták, hogy a szimplasztikus nyomjelző mozgásának csökkentése a levelektől a SAM-okig szükséges az arabidopsis virágindukciójához. 35 Javasoljuk, hogy a fokozott szimplasmás kapcsolat az klór Az árpa és az Arabidopsis mutánsai, amelyeket egyrészt a levél mezofill sejtek, másrészt a SAM-ok L1 sejtjei közötti PD-szám növekedése okoz, megzavarják ezt a folyamatot, és oka lehet ezen mutánsok virágzásának jól ismert késésének . 27.28 a CAO a 36 klorofill ciklus szabályozója; A növények CAO-szintjének manipulálása kimutatta, hogy befolyásolja a transzkripciós programozást és megváltoztatja az ontogenezis periódusait. 37,38 Vizsgálatunk hozzájárul annak megértéséhez, hogy a CAO szintje és a klorofill mennyiségében bekövetkezett változások hogyan változnak és az antennafehérjék transzdukálódhatnak ontogenetikus szabályozásba.

Köszönetnyilvánítás

Köszönetet mondunk Dr. Richard Napier (University of Warwick, Egyesült Királyság) és Dr. Marta Lenartowska (Nicolaus Copernicus Egyetem, Torun, Lengyelország) az anti-kalretikulin antitest nagylelkű ajándékáért és Dr. Tessa Burch-Smith (University of Tennessee, Knoxville, USA) hasznos javaslatokért. Köszönettel tartozunk a technikai támogatásért a Komarov Botanikai Intézet RAS-i „Cell and Molecular Technologies in Plant Science” központjának és a Szentpétervári Állami Egyetem Molekuláris és Sejttechnológiai Kutatási Forrásközpontjának.

A lehetséges összeférhetetlenség nyilvánosságra hozatala

Potenciális összeférhetetlenséget nem árultak el.

Finanszírozás

A szerző laboratóriumában folyó kutatást az Orosz Tudományos Alapítvány támogatta (14–16–00120 projekt az OVV-hez).