El desarrollo de la pareja: hacia la búsqueda de intimidad y compromiso

The free oxygen radicals (FOR) and a complex set of their metabolizing reactions are main components of REDOX REGULATION. Redox homeostasis is governed by the presence of large pools of antioxidants (mainly ascorbate and

glutathione), that absorb and buffer reductants and oxidants (Foyer & Noctor, 2005). Any stimulus that perturbs cellular

redox balance may serve as an inducer for the set of defense or development -related or genes (Pastori et al., 2003). The mechanisms, how the stress modifies developmental processes are not fully understood. Our aim is to use biochemical approaches to study this relationship. We influenced the flax morphogenesis by different redox compounds (hydrogen peroxide and glutathione) in the presence of two different concentrations of NAA. The externally added hydrogen peroxide and reduced glutathione significantly stimulated the root induction from flax hypocotyl explants. We found, that the number of roots reached its maximum value after the treatment with 50 µM of external hydrogen peroxide. Higher

concentrations of hydrogen peroxide (>50 μM) substantially inhibited the root formation. Moreover, the exogenous

addition of H2O2 to media significantly influenced the isozyme pattern of superoxide dismutase and peroxidases in the

explants. However, the stimulation of root induction by external addition of redox compounds was strongly dependent on

auxin level in the media. In the presence of higher NAA levels in media (1mg.l-1 ) even higher hydrogen peroxide

concentrations increased the number of induced roots.Our results show, that FOR and also antioxidant defence play a crucial role in the regulation of root induction from flax hypocotyl segments. We showed, that this regulation is highly dependent on exogenous auxin levels in media.

Keywords: redox regulation, oxidative stress, root growth, flax

Úvod

Reaktívne kyslíkové radikály (napr. superoxid, peroxid vodíka) a komplex ich metabolizujúcich reakcií sú hlavnými komponentami tzv. REDOX REGULÁCIE. Redoxná homeostáza je riadená prítomnosťou antioxidantov (hlavne askorbátu a glutatiónu, ale aj antioxidačných enzýmov), ktoré absorbujú a spracovávajú reduktanty a oxidanty (FOYER a NOCTOR, 2005). Každý stimul, ktorý vyvoláva bunkovú redox nerovnováhu môže pôsobiť ako induktor obranných, ale aj vývinových génov (PASTORI et al., 2003). Cieľom príspevku je bližšie charakterizovať funkciu redoxných činiteľov počas morfogenetických procesov ľanu siateho. Pre tento účel sme tvorbu koreňov z hypokotylov ľanu siateho ovplyvňovali peroxidom vodíka a redukovaným glutatiónom (redukčný kofaktor niektorých antioxidačných enzýmov) v prítomnosti dvoch rôznych koncentrácií NAA. Takto ovplyvnené explantáty sme analyzovali pomocou biochemických metód.

Materiál a metódy

In vitro kultivácia:

Hypokotylové segmenty zo 6 dňových klíčencov ľanu siateho boli 2 dni kultivované v tekutom MS médiu s prídavkom 0,50 a 100 µM peroxidom vodíka, a 0 a 0,2 mM redukovaným glutatiónom v prítomnosti 2 rôznych koncentrácií NAA (0.5 mg.1-1_{a 1 mg.1}-1_{). Časť segmentov bola analyzovaná}

biochemicky, pričom druhú časť sme ďalej kultivovali 5 dní na bezhormónovom MS médiu pre štúdium a kvantifikáciu morfogénnych procesov.

Biochemické analýzy:

Vzorky pre biochemické analýzy sa odoberali pred a po 2 dvoch dňoch kultivácie hypokotylov na tekutom MS médiu. Extrakt pre analýzu izozýmového spektra antioxidačných enzýmov superoxiddizmutázy (SOD) a peroxidáz sme pripravili pomocou 0.1 M Na- fosfátového pufra (pH 7.5) s obsahom 1 mM EDTA. Extrakt sme centrifugovali 20 minut pri 15000 ot./min. teplote 4ºC. Supernatant sa ďalej prečistil na ultracentrifugačných kolónach MICROCON-10. Izozýmy SOD a peroxidáz sme separovali pomocou natívnej polyakrylamidovej elektroforézy v 12 % polyakrylamidových géloch a vizualizovali pomocou špecifických substrátov.

Výsledky a diskusia

Exogénne aplikovaný peroxid vodíka a redukovaný glutatión významne ovplyvnili rast koreňov z hypokotylových segmentov ľanu. Ich vplyv sa prejavil už po 2 dňoch kultivácie segmentov. Exogénne aplikovaný peroxid vodíka v médiu s 0,5 mg.l-1 _{NAA zvýšil indukciu tvorby koreňov v porovnaní}

s kontrolou 1,58 násobne, pričom v médiu s 1 mg.l-1 _{NAA 2,8 násobne. Ukázalo sa však, že pozitívny vplyv}

peroxidu vodíka na tvorbu koreňov je limitovaný jeho koncentráciou v médiu. V médiu s 0,5 mg.l-1 _NAA

koncentrácia peroxidu vodíka vyššia ako 50 µM tvorbu koreňov inhibovala. Zistili sme, že pri vyšších hladinách NAA v médiu je tvorba koreňov stimulovaná aj vyššími koncentráciami peroxidu vodíka v médiu. Peroxid vodíka môže teda pri nižších koncentráciách zosilňiť účinok exogénneho auxínu a tým zvyšuje organogénnu kapacitu hypokotylových segmentov ľanu. Inhibičný vplyv vyšších koncentrácií peroxidu vodíka sa prejavil aj na izozýmovom zložení skúmaných antioxidačných enzýmov. Zistili sme, že pri vyšších koncentráciách peroxidu vodíka došlo k inhibícii izozýmu SOD s Rm 0,2, resp. peroxidázového izozýmu s

Rm 0,22. To naznačuje dôležitú úlohu antioxidačných enzýmov v redoxnej regulácii vývinových procesov ľanu.

Záver

Výsledky poukazujú na dôležitú úlohu redox regulácie počas morfogénnych procesov ľanu siateho. Významnú úlohu zohrávajú nielen reaktívne kyslíkové radikály, ale aj obranné mechanizmy rastlín voči oxidačnému stresu. Ukazuje sa, že vplyv týchto kľúčových komponentov redox regulácie je však významne závislý na hladine auxínov v médiu.

Literatúra

1. FOYER, CH. – NOCTOR, G. Redox Homeostasis and Antioxidant Signaling: Ametabolic Interface between Stress Perception and Physiological Responses. In: The Plant Cell. 17, 2005, 1866-1875 2. PASTERNAK, T. – POTTERS, G. – CAUBERGS, R. – JANSEN, M.A.K. Complementary interactions

between oxidative stress and auxins control plant growth responses at plant, organ and cellular level. In: Journal of Experimental Botany, 56, 2005, 1991-2001

Práca bola podporená grantovou agentúrou APVV v rámci projektu LPP-0197-06.

_________________________________ Adresa autora:

Tomáš Takáč, Ústav genetiky a biotechnológií rastlín SAV, P.O.Box 39A, Akademická 2, 950 07 Nitra, email: [email protected] Anna Preťová, Ústav genetiky a biotechnológií rastlín SAV, P.O.Box 39A, Akademická 2, 950 07 Nitra, email: anna.preťová@savba.sk

MEZIDRUHOVÉ HYBRIDY 2n=20 A 2n=24 SVĚTLICE (CARTHAMUS L.)