Mechanism of anther dehiscence regulation

Abstract

Anther dehiscence is the process that releases pollen from mature anthers in flowering plants. To open, anthers must undergo a complete structural transformation. From being intact and tightly closed, they rapidly change into a shrunken form that no longer resembles the original structure due to dramatic water loss. Open anthers appear almost flipped over to their opposite side as they expose pollen grains to the outside. To achieve this, anthers must correctly establish all necessary cell types, some of which must be purposefully degraded, and ultimately, the anthers must dehydrate. Each of these steps is essential and irreplaceable; failure in any one of them disrupts the entire dehiscence process. This thesis aimed to investigate how external environmental conditions influence anther physiology, with a particular focus on programmed cell death (PCD) during the final stages of anther dehiscence. Furthermore, we focused on examining the role of stomata in regulating this process. Using controlled high humidity treatments on intact Arabidopsis thaliana inflorescences, we demonstrated that elevated humidity effectively prevents anther opening. Under such conditions, key anther tissues remained viable and structurally intact. Upon a decrease in humidity, anthers rapidly dehisced within 15 minutes,...

Dehiscence prašníků je proces, při kterém se ze zralých prašníků kvetoucích rostlin uvolňuje pyl. Aby se prašníky otevřely, musí dojít ke kompletní změně jejich struktury. Neporušené a zcela uzavřené prašníky se během několika málo minut mění ve svraštělé struktury, které se výrazně liší od svého původního tvaru. Otevřené prašníky jsou téměř převrácené na opačnou stranu, když se původně vnitřní pletiva stávají vnějšími, a tím zpřístupňují pylová zrna pro opylení. Aby k tomuto došlo, musí být v prašníku vytvořeny všechny potřebné buněčné typy, z nichž některé musí být následně cíleně degradovány. V závěrečné fázi pak musí z pletiv prašníků dojít k odstranění vody. Každý z těchto kroků je nezbytný a nenahraditelný; selhání kteréhokoli z nich narušuje celý proces dehiscence. Cílem této práce bylo zjistit, jak podmínky vnějšího prostředí ovlivňují fyziologii prašníků. Zvláště jsme se zaměřili na programovanou buněčnou smrt (PCD) během závěrečné fáze dehiscence prašníků a dále jsme zkoumali roli průduchů v regulaci tohoto procesu. Pomocí kontrolovaného působení vysoké vzdušné vlhkosti na intaktní květenství Arabidopsis thaliana jsme prokázali, že zvýšená vlhkost účinně brání otevírání prašníků. Za těchto podmínek zůstala pletiva prašníků životaschopná a strukturně neporušená. Po snížení vzdušné vlhkosti...