Regulation of morphogenic processes in potato - the role of sugar metabolism

Abstract

(in Czech) Tuberizace bramboru (Solanum tuberosum) je komplexní morfogenní proces, ovlivňovaný jak vnitřními faktory, tak podmínkami vnějšího prostředí. Vzhledem k tomu, že brambor je jednou z nejdůležitějších plodin na světě, pochopení regulace tohoto procesu získává význam nejen z teoretického, ale i z praktického hlediska. Tato práce se soustředí na roli sacharidů, které jsou nejen důležitým zdrojem energie a stavebním materiálem, ale zároveň slouží i jako signální molekuly regulující vývojové procesy včetně tuberizace. Hlavním používaným experimentálním materiálem byly rostliny bramboru odrůdy Lada (WT) a její spontánně tuberizující mutant (ST). Protože předchozí výsledky naznačovaly, že ST rostliny mají pozměněné rozdělování cukrů mezi jednotlivé části rostliny a také signifikantně vyšší celkový obsah sacharidů než WT (Fischer et al. 2008), cílem prvního předkládaného manuskriptu bylo detailně prozkoumat cukerný metabolismus ST rostlin rostoucích in vitro za mixotrofních (MT) a fotoautotrofních (PA) podmínek. Byly pozorovány změny v alokaci rozpustných sacharidů a v depozici škrobu, s převahou ukládání do bazálních částí stonku u ST rostlin. Přestože jsou gibereliny (GAs) považovány za jedny z hlavních inhibitorů tuberizace, ST rostliny měly hladiny GAs překvapivě vysoké. Studium exprese genů...

Potato (Solanum tuberosum) tuberization is a complex, strictly regulated morphogenic process. Since potato is one of the most important crops in the world, understanding the regulation of this process is gaining in importance not only from a theoretical but also from a practical point of view. This work focuses on the role of sugars, which can serve not only as an energy and building material sources, but also as an important signal regulating many developmental processes including the tuberization. As a primary experimental material potato cv. Lada (WT) and its spontaneously tuberizing (ST) mutant was used. Since the previous results with ST plants suggested altered carbohydrate partitioning between plant organs and significant difference in total carbohydrate contents between ST plants and the WT (Fischer et al. 2008), in the first manuscript presented, the aim was to examine in detail the sugar metabolism of ST plants grown in vitro mixotrophically (MT) and photoautotrophically (PA). We observed changes in soluble carbohydrate allocation and starch deposition, favouring basal stem part in ST. Even thought, gibberellins (GAs) are considered to be the main tuberization inhibitors, ST potato plants had surprisingly high GAs levels. The determination of tuber-inducing marker gene expressions...