INSTYTUT DENDROLOGII

POLSKIEJ AKADEMII NAUK

Aleksandra Staszak

 

Rola wybranych białek w nabywaniu i ustępowaniu głębokiego spoczynku fizjologicznego nasion Acer platanoides L. i Fagus sylvatica L.

 

Nasiona wielu gatunków drzew leśnych klimatu umiarkowanego po osiągnięciu dojrzałości znajduje się w stanie spoczynku. U klonu zwyczajnego (Acer platanoides L., kategoria orthodox) i buka zwyczajnego (Fagus sylvatica L., kategoria intermediate) nasiona charakteryzują się głębokim spoczynkiem fizjologicznym ulokowanym w dojrzałych zarodkach. Spoczynek ustępuje w wyniku wielotygodniowego przechowywania uwodnionych nasion w temperaturze 3°C. Ustępowanie spoczynku powiązane jest z działalnością wielu szlaków metabolicznych, a blokada któregoś z procesów wiąże się z pozostaniem nasion w stanie spoczynku. Mechanizm regulujący spoczynek składa się z wielu zależnych od siebie elementów, m.in. jest wynikiem antagonistycznego działania kwasu abscysynowego (inhibitor kiełkowania) i giberelin (promotory kiełkowania). Mechanizm związany z nabywaniem i ustępowaniem spoczynku pozostaje wciąż nie w pełni zrozumiany. Niniejsza praca ma na celu przyczynienie się do lepszego zrozumienia mechanizmu regulującego spoczynek (nabywanie i ustępowanie) u nasion roślin wieloletnich charakteryzujących się głębokim spoczynkiem fizjologicznym.

Wykorzystując narzędzia biologii molekularnej: (1) proteomiki w celu poznania białek związanych z nabywaniem spoczynku, (2) immunodetekcji Western blotting w celu zanalizowania białek ABI5, 14-3-3 (białka szlaku przekazywania sygnału kwasu abscysynowego) i RGL2 (białko szlaku przekazywania sygnału kwasu giberelinowego), (3) qRT-PCR w celu analizy poziomu transkryptów genów ABI5 i 14-3-3, mikroskopię konfokalną w celu prześledzenia zmian lokalizacji badanych białek (ABI5 i RGL2), a także cytometrię przepływową dla określenia aktywności cyklu komórkowego w komórkach rozwijającego się zarodka, określono scenariusz zmian związanych z regulacją procesu spoczynku zarówno podczas jego nabywania jak i ustępowania.

W wyniku dokonanych analiz stwierdzono, że w proces morfogenezy i dojrzewania nasion klonu zaangażowane są białka związane z przetwarzaniem informacji genetycznej (białko bogate w glicynę wiążące RNA i białka proteasomu), metabolizmem metioniny (reduktaza sulfotlenku metioniny), oraz procesami komórkowymi (a-tubulina) i antyoksydacyjnymi (peroksydaza askorbinianowa). Podczas rozwoju nasion klonu zwyczajnego stwierdzono wzrost aktywności cyklu komórkowego. W 17 tygodniu po kwitnieniu zakończył się etap morfogenezy zarodka. Rozpoczął się natomiast etap dojrzewania zarodka, w którym nasiona wchodzą w stan spoczynku. Komórki zarodka w końcowej fazie dojrzewania zawierają dużą liczbę jąder z 4C DNA, co wiąże się prawdopodobnie z niezakończonym etapem dojrzewania nasion oraz z gotowością zarodka do podjęcia aktywności po ustąpieniu spoczynku. Podczas końcowej fazy dojrzewania stwierdzono akumulację białek ABI5 oraz RGL2, co wskazuje na ich udział w nabywaniu spoczynku nasion.

Ustępowanie spoczynku w wyniku chłodnej stratyfikacji powiązane jest ze zmianami w szlakach przekazywania sygnału hormonów, kwasów abscysynowego oraz giberelinowego, powodując kiełkowanie nasion. Białka ABI5 i 14-3-3 są regulowane przez chłodną stratyfikację, która obniża ich ilość i znosi działanie kwasu abscysynowego. Analiza transkrypcji (qRT-PCR) wykazała, iż poziom mRNA dla ABI5 podczas stratyfikacji zmniejsza się szybciej niż poziom białka. Białko RGL2 hamuje przekazywanie sygnału kwasu giberelinowego. Chłodna stratyfikacji obniża jego ilość umożliwiając kiełkowanie.

W kolejnych tygodniach stratyfikacji nasion stwierdzono trojakiego rodzaju zmiany w immunolokalizacji białek ABI5 i RGL2: tkankowe, komórkowe i organellowe. W trakcie stratyfikacji lokalizacja białek zmieniała się z merystemu wierzchołkowego do kory pierwotnej. Akumulacja białek ABI5 i RGL2 w merystemie wierzchołkowym w pierwszych tygodniach stratyfikacji jest związana prawdopodobnie z utrzymywaniem spoczynku. RGL2 stwierdzono w jąderkach na początku stratyfikacji, co świadczy o intensywnej aktywności transkrypcyjnej w tym okresie, związanej z utrzymywaniem spoczynku. Uzyskane wyniki wskazują na różnice w regulacji spoczynku u badanych gatunków, na co znaczący wpływ może mieć przynależność obu gatunków do dwóch kategorii, związanych z tolerancją na podsuszanie i przechowywanie, orthodox i intermediate.

 

     

Zmień kontrast

Dostosuj czcionkę

eu logo

HR 01

W ramach dotacji Powiatu Poznańskiego na prace konserwatorskie, restauratorskie lub roboty budowlane przy zabytku, nasze Arboretum otrzymało środki na realizację projektu pt. Wyeksponowanie oryginalnych elementów zabytkowego ogrodu poprzez przebudowę odcinka alejek parkowych w Arboretum w Kórniku.

powiatpozn

Przedsięwzięcie pn.: "Doposażenie sal edukacyjnych Instytutu Dendrologii Polskiej Akademii Nauk w Kórniku w sprzęt i pomoce naukowe potrzebne do prowadzenia edukacji przyrodniczej i ekologicznej" dofinansowano ze środków Wojewódzkiego Funduszu Ochrony Środowiska i Gospodarki Wodnej w Poznaniu. 

 

Zakup sprzętu i oprogramowania, materiałów i pomocy dydaktycznych wykorzystywanych w działalności edukacyjnej Instytutu Dendrologii PAN oraz opracowanie i wydruk przewodników przyrodniczych dla dzieci.

WFOSüGW Nowe logo peéna nazwa KOLOR

OZwRCIN extended colour RGB

Repozytorium Cyfrowe ID PAN

facebook idpan button