INSTYTUT DENDROLOGII

Białka obronne typu LEA i sHSP w nasionach drzew - występowanie i znaczenie fizjologiczne

W pracy badano występowanie i stosunki ilościowe białek obronnych typu LEA (białka późnej embriogenezy) i sHSP (niskocząsteczkowe białka szoku cieplnego) w nasionach buka zwyczajnego (Fagus sylvatica L.) podczas: rozwoju, nabywania odporności na podsuszanie, desykacji, przechowywania i kiełkowania. Zbadano także ich występowanie w nasionach innych gatunków drzew różniących się odpornością na podsuszanie: orthodox(Acer platanoides L.) i recalcitrant(Acer pseudoplatanus L., Acer saccharinum L., Castanea sativa Mill.). Wykazano, że nasiona buka osiągają w naturalny sposób odporność na desykację podczas dojrzewania w 16 tygodniu po kwitnieniu (WAF). Świadczyły o tym: wysoka zdolność kiełkowania i niski wypływ elektrolitów po podsuszeniu, akumulacja suchej masy, wysoki stosunek zawartości białek termostabilnych do rozpuszczalnych oraz pojawienie się i akumulacja dehydryny o masie 44 kDa. Wysoka zawartość ABA w 15 WAF była sygnałem dla pojawienia się dehydryny i akumulacji termostabilnych białek zapasowych. Wykazano również, że wraz z wydłużaniem czasu przechowywania nasion obniżała się zdolność kiełkowania i malał wigor. Spadała zawartość dehydryny 26 kDa i dwóch białek typu LEA-like. Zawartość białka 44 kDa pozostawała na względnie stałym poziomie a wzrastała zawartość białka sHSP o masie 22 kDa. Stwierdzono silną korelację pomiędzy spadkiem żywotności nasion a zmianami zawartości dehydryny 26 kDa oraz białka sHSP. W początkowych etapach kiełkowania po podsuszeniu nasiona buka charakteryzowały się 100% żywotnością, kiedy długość korzenia zarodkowego nie przekroczyła 1cm. W kolejnych etapach kiełkowania korzeń stawał się wrażliwy na podsuszanie od jego części wierzchołkowej. Obserwowano spadek zawartości i stopniowe zanikanie białek obronnych (LEA-2, sHSP) wraz ze stopniem zaawansowania procesu kiełkowania nasion. Występowanie białka LEA o masie 44 kDa było skorelowane z odpornością na podsuszanie poszczególnych części korzenia. Dehydryny w nasionach buka występowały na terenie amyloplastów i mogły być związane z błonami. W nasionach kategorii recalcitrant termostabilna dehydryna pojawiła się tylko w osiach zarodkowych po podsuszeniu (ekspresja indukowana). Występowały natomiast liczne białka podobne do białek LEA (LEA-like). W nasionach kategorii orthodox termostabilne dehydryny występowały na wysokim poziomie ekspresji (ekspresja konstytutywna) w osiach i liścieniach nasion świeżych i podsuszonych. Stwierdzono wyraźną zależność, że im wrażliwsze nasiona na desykację tym mniej występowało w nich dehydryn, jednakże jednocześnie zwiększała się ilość i zawartość białek LEA-like, które mogą chronić nasiona przed stresem suszy. Białko sHSP o masie 22 kDa występowało we wszystkich badanych nasionach typuorthodox, intermediate i recalcitrant w liścieniach i osiach zarodkowych na każdym etapie rozwoju nasion. Jego ekspresja była indukowana lub wzmacniana podsuszeniem.