Wpływ warunków anaerobowych na metabolizm oddychania gametoforów mchów

• Autorzy: Rzepka A. , Krupa J. , Rut G.
• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Rośliny lądowe są zazwyczaj organizmami aerobowymi. Okresowo może pojawić się ograniczenie w dostępie tlenu (hipoksja) lub całkowity jego brak (anoksja). Przyczyną tych zmian jest częste zalanie wodą całych roślin lub systemu korzeniowego. Tolerancja na okresowe anareobowe warunki wiąże się z wieloma zmianami w metabolizmie komórki. Przypuszcza się, że obniżenie poziomu tlenu powodować może aktywację genów specyficznych dla hipoksji czy anoksji. Celem podjętych badań było określenie reakcji tych roślin na ograniczony dostęp tlenu spowodowany zalaniem wodą. Natężenie oddychania ciemniowego mierzono w powietrzu zawierającym 21% tlenu oraz w argonie pod nieobecność tlenu.Gametofory zalane wodą destylowaną przez pierwsze 2 dni wykazują oddychanie o 64% wyższe od tych na początku eksperymentu, gdy pomiar wykonano w atmosferze 21% tlenu. Natomiast w atmosferze argonu jest tylko o 25% wyższe. Po tym czasie następuje stopniowy spadek ilości wydzielonego CO₂,. Po 30 dniach przetrzymywania gametoforów w tych warunkach oddychanie jest tylko o , 35% niższe od wyjściowego. Dodanie jonów Ca⁺² do wody ogranicza szok spowodowany ograniczonym dostępem tlenu. Intensywność tego procesu mierzona po1 dniu w atmosferze 21% tlenu jest o 20% wyższa od wyjściowej wartości oddychania. Podobnie jak w przypadku z wodą destylowaną przedłużenie czasu ekspozycji prowadzi do spadku oddychania tak tlenowego jak i beztlenowego, które po 30 dniach jest o 41% niższe od początkowego. Zalanie gametoforów pożywką powoduje podobne zmiany jak w przetrzymywanych w wodzie z jonami wapnia. Po 30 dniach intensywność oddychania mitochondrialnego jest tylko około 20% niższa od początkowego. Umieszczenie gametoforów Polytrichum commune L. w warunkach hipoksji wywołuje stres, który nie prowadzi do drastycznych zmian w oddychaniu ciemniowym, a zdolności przetrwania tych roślin do warunków hipoksji wykazują jeszcze rośliny po 30 dniach eksperymentu.

EN

Land plants are generally aerobic organisms. Periodically, limitation of the access to oxygen (hypoxia) or total lack of it (anoxia) can occur. The changes are caused by flooding of the whole plants or the root system. Periodic tolerance of anaerobic conditions is connected with numerous changes in cell metabolism. Oxygen deficit causes activation of genes which code specific polypeptides. Even typical land mosses undergo total flooding with rainwater or dew. The research aimed at estimation of these plants' reaction to limited access to oxygen caused by flooding with water. The intensity of dark respiration was measured in the air containing 21% of oxygen and in argon with 0% oxygen concentration. The gametophores flooded with distilled water demonstrate - for the first two days - respiration by 64% higher than those at the beginning of the experiment, when the measurement was done in the atmosphere containing 21% of oxygen, whereas in the atmosphere of argon it is higher by only 25%. After this period there is a gradual drop in the amount of evolution of carbon dioxide. After 30 days of storing gametophores under these conditions, respiration is only by 35% lower than initially. The addition of Ca⁺² ions to water limits the shock caused by limited access to oxygen. The intensity of the process measured after 1 day in the atmosphere containing 21% of oxygen is by 20% higher than the original respiration value. As it is in the case of distilled water, extension of the flooding period leads to a drop in respiration - both aerobic and anaerobic, and after 30 days it is by 41% lower than initially. Flooding gametophores with culture medium causes changes similar to those occurring when they are kept in water containing calcium ions. After 30 days, the intensity of mitochondrial respiration is only by about 20% lower thanat the beginning. Polytrichum commune gametophores under the hypoxia conditions are subjected to stress, which does not lead to drastic changes in dark respiration. The fact that they stay alive for 30 days is a proof of their adaptiveness.

• Wydawca: -
• Czasopismo: Zeszyty Problemowe Postępów Nauk Rolniczych
• Rocznik: 2002
• Tom: 481
• Numer: 1
• Opis fizyczny: s.251-258,rys.,bibliogr.

Twórcy

autor

Rzepka A.

autor

Krupa J.

autor

Rut G.

Bibliografia

• Chang W.P., Lan Huang., Min Shen., Webster c., Burlingame A.L., Roberts J.K.M. 2000. Patterns of protein synthesis and tolerance of anoxia in root tips of maize seedlings acclimated to a low-oxygen environment and identification of proteins by mass spectrometiy. Plant Physiol. 122: 295-317.
• Drew M.C. 1997. Oxygen deficiency and root metabolism: Injury and acclimation under hypoxia and anoxia. Annu. Rev. Plant Physiol. Plant. Mol. Biol. 48: 223-250.
• Feenoy S.L., Bailey-Serres J. 1995. Posttranscriptional regulation of gene expression in oxygen-deprived roots of maize. Plant J. 7: 287-295.
• Fox Т.е., Mujer C.V., Andrews D.L., Williams A.S., Cobb B.G. 1995. Identification and gene expression of anaerobically induced enollase in Echinochloa phyllopogon and Echinochloa crus-pavonis. Plant Physiol. 109: 433-443.
• Galina A., Reis M., Albuquerque M.C., Puyou A.G. Puyou M.T.G. 1995. Different properties of the mitochondrial and cytosolic hexokinases in maize roots. Biochem. J. 309: 105-112.
• Kato-Noguchi H. 1999. Effect of anaerobiosis on alcohol dehydrogenase in seedlings. Acta Physiol. Plant. 21: 341-344.
• Menon M.K.C., Lal M. 1974. Morphogenese role of kinetin and abscisic acid in the moss Physcomitrium. Planta 115: 319-329.
• Sedbrook J.C., Kronebusch P.J., Borisy G.G., Trewavas A.J., Masson P.H. 1996.Transgenic Auquorin reveals organ-specific cytosolic Ca⁺² responses to anoxia in Arabidopsis thaliana seedlings. Plant Physiol. 111: 243-257.
• Vartapetian B.B., Jackson M.B. 1997. Plant adaptations to anaerobic stress. Annals of Botany 79: 3-20.