Téma: FYTOHORMONY. Santner et al Praktikum fyziologie rostlin

Rozměr: px

Začít zobrazení ze stránky:

Download "Téma: FYTOHORMONY. Santner et al Praktikum fyziologie rostlin"

Jindřich Novák
před 7 lety
Počet zobrazení:

1 Téma: FYTOHORMONY Santner et al Praktikum fyziologie rostlin

2 Teoretický úvod: FYTOHORMONY Rostliny se vyvíjejí jako strukturovaný, organicky vyvážený a funkn koordinovaný celek. Vývoj rostlin je ovlivován mnoha faktory endogenními i podmínkami vnjšího prost- edí. Mezi dležité faktory vnitní koordinace patí fytohormony. Rostlinné hormony = fytohormony jsou pirozené metabolity rostlin, které regulují jejich rst a vývoj. Fytohormony psobí ve velmi nízkých koncentracích - 1µM. Molekuly fytohormon mají signální úlohu. Dle chemické povahy molekuly, funkce a úink tvoí fytohormony nkolik pirozených skupin: auxiny, cytokininy, gibereliny, etylén, kyselina abscisová, kyselina jasmonová, brassiny (obr. 1). Jednotlivé fytohormony jsou syntetizovány uritými skupinami bunk, z nichž jsou transportovány do ostatních ástí rostliny. Stejné nebo podobné efekty jako fytohormony mohou vyvolat i látky, které mají podobnou stavbu molekuly jako fytohormony - deriváty a strukturní analogy, které nejsou v rostlinách syntetizovány, ale mohou signál fytohormonu simulovat. Rstové a vývojové efekty mohou vyvolat i látky, které ovlivují hladiny fytohormon na úrovni jejich metabolismu - biosyntézy nebo odbourávání - nebo psobí na jejich transport z míst, kde jsou v rostlin syntetizovány, do míst jejich úinku. Tyto látky ovlivují sílu signálu v pletivech, která na signál reagují. Všechny tyto látky, vetn fytohormon, se nazývají rstové látky = rstové regulátory = morforegulátory. auxin kyselina indolyl-3-octová cytokinin - izopentenylaminopurin gibereliny kyselina giberelová kyselina abscisová Obr. 1. Nejdležitjší rostlinné hormony

Rostlinné hormony = fytohormony jsou pirozené metabolity rostlin, které regulují jejich rst a vývoj. Fytohormony psobí ve velmi nízkých koncentracích - 1µM. Molekuly fytohormon mají signální úlohu.

3 Efekty rstových látek jsou pleiotropní (mají vtší množství rzných projev) a jsou dány jak typem rstové látky a její koncentrací, tak charakterem, vývojovým stadiem a fyziologickým stavem orgánu, pletiva nebo buky, které na danou látku (signál) reagují. Zmny v citlivosti bunk k fytohormonm jsou dležitou souástí regulace vývojových proces. Funkce rstových látek se studuje dvma základními pístupy: 1. je sledována endogenní hladina fytohormonu v prbhu uritého fyziologického procesu nebo za uritých podmínek; 2. jsou sledovány úinky dodané ( exogenní = aplikované) rstové látky. Struná charakteristika nejdležitjších skupin fytohormon Auxiny Nejvýznamnjším pirozeným auxinem je kyselina indolyl-3-octová (IAA). Krom IAA existují další pirozené (nap. indolyl-3-máselná kys. (IBA)) i syntetické auxiny (2,4- dichlorfenoxyoctová kys. (2,4-D), α-naftyloctová kys. (NAA)). IAA je syntetizována v mladých ástech prýtu (apikální meristém, vyvíjející se listy, plody a semena), odtud je transportována polárním (bazipetálním) transportem do koen. V koenové špice se smr transportu otáí a auxin je transportován akropetáln smrem do elonganí zóny koene. V rostlin se vytváí gradienty auxinu, které regulují adu významných proces. Nejdležitjší fyziologické úinky auxinu: ustavení polarity embryí regulace apikální dominance (auxin transportovaný z apikální ásti prýtu potlauje prorstání úžlabních pupen) SVTLO stimulace rstu stonku a koleoptile (stimulace elongace bunk), inhibice prodlužování koen stimulace tvorby postraních (laterálních ) koen regulace gravitropismu, fototropismu (obr. 2) Obr. 2 Regulace fototropismu auxin je redistribuován do zastínné ásti hypokotylu, kde stimuluje rst hypokotyl se ohýbá smrem ke svtlu. Vizualizace distribuce auxinu pomocí reportérového genu DR5::GUS.

Funkce rstových látek se studuje dvma základními pístupy: 1. je sledována endogenní hladina fytohormonu v prbhu uritého fyziologického procesu nebo za uritých podmínek; 2.

4 Cytokininy Syntetizovány v koenech (pedevším meristém koene), následn transportovány do prýtu. Cytokininy jsou deriváty adeninu, nejzastoupenjším pirozeným cytokininem je zeatin, ale existují i další nap. izopentenylaminopurin (ip) nebo dihydrozeatin (DZ). Nejpoužívanjším syntetickým cytokininem je BAP (6-benzylaminopurin). Nejdležitjší fyziologické úinky: regulace bunného cyklu, stimulace proliferace bunk v tkáových kulturách stimulace rstu prýtu, inhibice rstu koen oddálení senescence potlaení apikální dominance nadprodukce cytokinin je zodpovdná za tvorbu nádor u rostlin (Obr. 3). Obr. 3. Nádory na stoncích bylin (levý obr.) a arovníky na devinách (pravý obr.) vznikají nadprodukcí cytokinin vlivem patogenních mikroorganism (Agrobacterium tumefaciens nádory, Corynebacterium fascians arovníky). Pevzato z Taiz a Zeiger Gibereliny Izoprenoidní látky s významem pro dlouživý rst. Poprvé popsány u rýže infikované houbou Gibberella fujikuroi, postižené rostliny vykazovaly abnormáln intenzivní dlouživý rst prýtu. Literatura: Buchanan, B., Gruissem, W. and Jones, R. (Eds.) - Biochemistry and Molecular Biology of Plants. American Society of Plant Physiologist Taiz, L. and Zeiger, E. Plant Physiology. Sinauer Associates, Inc., Publichers

Nejpoužívanjším syntetickým cytokininem je BAP (6-benzylaminopurin).

5 Zadání praktických úloh k tématu: FYTOHORMONY Pehled úloh k vypracování: Úkol 1: Fenotypové projevy aplikace rstových látek 1a) Popište a zhodnote efekty rstových látek na klíení a vývoj rostlin huseníku (Arabidopsis thaliana L.) Úkol 2: Odpov rostlin na psobení ethylenu 2a) Popište a zhodnote efekt ACC na rst rostlin huseníku (Arabidopsis thaliana L.). Pozorujte rostliny vykazující konstutivní odpov na ethylen (ctr1 mutanti).

6 Úkol 1: Fenotypové projevy aplikace rstových látek Cíl: Sledovat vliv externí aplikace fytohormon na rst a vývoj rostliny. Hypotéza, kterou bhem práce ovíme: Rostlinné hormony regulují rst a vývoj rostlinného tla. Jejich aplikace se projeví fenotypovou nebo vývojovou zmnou. Dílí úloha: 1a) Popište a zhodnote efekty rstových látek na klíení a vývoj rostlin huseníku (Arabidopsis thaliana L.) Princip: Semena klíí a mladé rostliny byly kultivovány na mediích s pídavkem rstových látek. Klíení i habitus mladých rostlin je pítomnými látkami ovlivnn. Kontrolní varianta je pstována bez pídavk fytohormon na 0,2%MS mediu. Laboratorní postup: Poteby: rostliny huseníku (kultivované in-vitro 2-3 týdny) agarová media s pídavkem rstových látek IAA = kyselina indolyl-3-octová - fytohormon auxin BAP = benzylaminopurin - rstová látka cytokininového typu GA 3 = kyselina giberelová - fytohormon giberelin ABA = kyselina abscisová fytohormon petriho misky erný papír mítko Provedení: Materiál dostanete od vedoucího praktika. Jednotlivé varianty si dobe prohlédnte. Všímejte si efekt jednotlivých rstových látek a varianty porovnejte s variantou kontrolní i mezi sebou. Pro pozorování si rostliny umístte pomocí pinzety do petriho misky, kterou podložíte erným papírem. U každé varianty pipraveného souboru sledujte tato kriteria: a) klíivost b) délka koenového systému (zmte mítkem) a rozsah jeho vtvení

Dílí úloha: 1a) Popište a zhodnote efekty rstových látek na klíení a vývoj rostlin huseníku (Arabidopsis thaliana L.

7 Úkol 2: Odpov rostlin na psobení ethylenu Dílí úloha: 2a) Popište a zhodnote efekt ACC na rst rostlin huseníku (Arabidopsis thaliana L.). Pozorujte rostliny vykazující konstutivní odpov na ethylen (ctr1 mutanti). Princip: Ethylen je stresový hormon zapojený do regulace ady proces: zrání plod, opad list, odpov rostliny na nedostatek kyslíku (tvorba aerenchymu u mokadních rostlin), ale i dlouživý rst. Rostliny ovlivnné zvýšenou koncentrací ethylenu vykazují trpaslií vzrst mají kratší koeny i nadzemní ást. Koeny jsou naopak silnjší a tvoí delší koenové vlásky. Zvýšenou koncentraci ethylenu lze navodit uzavením rostliny do nádoby se zrajícím ovocem (jablko nebo banán) nebo aplikací ACC do media. ACC (1- aminocyklopropan-1-karboxylová kyselina) je pímým prekurzorem syntézy ethylenu. Psobení ethylenu v rostlin zprostedkovávají receptory ethylenu proteinkinázy ETR1 a ERS. Souástí signální dráhy je také negativní regulátor CTR1. Jeho vyazení z provozu se projeví trvalou (konstitutivní) odpovdí rostliny na ethylen. ctr1 mutanti Arabidopsis (ctr = constitutive triple response) jsou rostliny s trpasliím vzrstem, krátkými koeny a bohat vyvinutým koenovým vlášením. Laboratorní postup: Poteby: rostliny huseníku Col0 (kontrolní) a ctr1 mutanti (kultivované in-vitro 2 týdny) agarová media kontrolní a s pídavkem ACC petriho misky erný papír mítko mikroskop Provedení: Materiál dostanete od vedoucího praktika. Jednotlivé varianty si dobe prohlédnte. Všímejte si pedevším koenového systému a srovnejte rst rostlin kontrolních a mutantních (délka koen, vtvení). Koeny pozorujte pod mikroskopem a zhodnote rozsah tvorby koenových vlásk. Srovnejte fenotyp kontrolních rostlin kultivovaných v pítomnosti ACC a ctr1 mutantních rostlin na mediu bez pídavku ACC. Pozorování slovn komentujte v protokolech.

Rostliny ovlivnné zvýšenou koncentrací ethylenu vykazují trpaslií vzrst mají kratší koeny i nadzemní ást. Koeny jsou naopak silnjší a tvoí delší koenové vlásky.

8 Vyhodnocení experimentu: Pozorování v úkolu 1 a 2 slovn zhodnote. Charakterizujte fenotyp rostlin v jednotlivých variantách. Popište slovn efekty rstových látek.

Podobné dokumenty

Téma: FYTOHORMONY. Santner et al Praktikum fyziologie rostlin

Téma: FYTOHORMONY. Santner et al Praktikum fyziologie rostlin Téma: FYTOHORMONY Santner et al. 2009 Praktikum fyziologie rostlin Teoretický úvod: FYTOHORMONY Rostliny se vyvíjejí jako strukturovaný, organicky vyvážený a funkčně koordinovaný celek. Vývoj rostlin je