Characterization and significance of N-glucosyltransferase pathway as a tool for regulation of cytokinin homeostasis in plants

Abstract

Deriváty adeninu známé jako cytokininy (CK) jsou jednou ze základních skupin rostlinných hormonů (neboli fytohormonů) podílející se spolu s dalšími významnou měrou na řízení většiny fyziologických procesů. I přes bouřlivý rozvoj výzkumu fytohormonů nám šíře a komplexita metabolických a signalizačních drah spolu s jejich provázaností umožňuje odkrývat stále nová tajemství. N-glukosidy cytokininů (konkrétně trans-zeatin-7-glukosid, tZ7G, a trans-zeatin-9-glukosid, tZ9G) byly dlouhodobě považovány za ireverzibilně deaktivované produkty metabolismu aktivních forem (v tomto případě trans-zeatinu, tZ). Avšak senescenční biotesty na listech ovsa setého (Avena sativa cv. Abel) prokázaly aktivitu tZ9G. Toto zjištění může být vysvětleno možností metabolické přeměny na O-glukosidy. V této práci jsme se rozhodli otestovat aktivitu zmíněných glukosidů (tZ7G a tZ9G) na příbuzném modelu ovsa (Avena sativa cv. Patrik) a prozkoumat též metabolické konverze podobných látek - N 6 -(Δ2 -isopentenyl)adeninu (iP) a jeho N7- a N9- glukosidů (iP7G a iP9G). Zatímco aktivitu tZ9G v senescenčních biotestech jsme potvrdili i pro model Avena sativa cv. Patrik, metabolické konverze na O-glukosidy ve významné míře pozorovány nebyly. Kromě vlivu zmíněných cytokininů na listové segmenty jsme se rozhodli prozkoumat vliv týchž látek...

Adenine derivatives called cytokinins (CK) are a group of plant hormones, which in cooperation with other plant hormones orchestrates almost every aspect of plant growth and development. Despite the rapid progress in plant hormone research, there are still many aspects we may shed light on due to the metabolic and signalling pathways redundancy and the network complexity with crosstalk hubs. CK N-glucosides (in this case trans-zeatin-7-glucoside, tZ7G, and trans-zeatin-9-glucoside, tZ9G) have been traditionally viewed as irreversibly deactivated products of CK active form metabolism (in this regard trans-zeatin, tZ). Nevertheless, the tZ9G antisenescent activity was shown in oat leaf senescence bioassays (Avena sativa cv. Abel) and the possibility of metabolic conversion to O-glucosides was hypothesized. The aim of this work was to test the hypothesis on the close model of oat (Avena sativa cv. Patrik) and to examine also the metabolic conversion of related substances - N 6 -(Δ2 -isopentenyl)adenine (iP) and its N7- and N9- glucosides (iP7G and iP9G). While the senescence retardation caused by exogenous tZ9G application was confirmed in the Avena sativa cv. Patrik, metabolic conversions to O-glucosides remain to be verified. Besides the effects of above-mentioned substances on the oat leaf...