Study of cytokinin role in abiotic stress response

Abstract

Během evoluce si rostliny, vzhledem ke svému přisedlému způsobu života, vyvinuly řadu mechanismů, které jim umožňují vyrovnat se s nepříznivými vlivy prostředí. Reakce rostlin na abiotický stress je regulována rostlinnými hormony, zejména cytokininy (CK) a kyselinou abscisovou (ABA). Vztah mezi odolností rostlin vůči suchu, zvýšené teplotě a kombinovanému stresu a regulací hladin rostlinných hormonů (CK, auxin a ABA) a polyaminů (PA) byl sledován u rostlin tabáku se zvýšenou hladinou osmoprotektantu prolinu a u výchozího genotypu. Vystavení rostlin zvýšené teplotě (40řC) způsobilo přechodný nárůst hladiny aktivních CK, doprovázené poklesem ABA, což indikuje stimulaci transpirace, procesu důležitého pro snížení ohřevu listů, zejména v počáteční fázi teplotního stresu. Současně byl pozorován přechodný nárůst hladin spermidinu a sperminu, výraznější v odolnějším transformantu. Aktivity jednotlivých enzymů metabolismu PA dobře korelují s jejich hladinami. Sucho vedlo ke tvorbě gradientu aktivních CK ve prospěch nejmladších listů, který zásadním způsobem přispívá k jejich přednostní ochraně. Teplotní stres aplikovaný na konci sucha, spojený s další ztrátou vody zvýšenou transpirací, výrazně zvýšil sílu stresu. Zachování vyšší hladiny CK, rychlejší odezva na stres a stimulace obranných mechanismů v...

Plants had to evolve, due to their sessile growth habit, a complex system of defence against adverse environmental conditions. Plant abiotic stress responses are regulated by plant hormones, especially by cytokinins (CKs) and abscisic acid (ABA). In order to evaluate the effect of enhanced stress tolerance on the dynamics of hormones (CKs, auxin and ABA) as well as polyamine levels during the drought and/or heat stress (HS) progression, response of tobacco plants with enhanced level of osmolyte proline was compared with the corresponding wild-type. HS (40řC) caused a transient increase in bioactive CK content, accompanied by decrease of ABA, which indicated stimulation of transpiration, important mechanism to cool down the leaf temperature at the early phase of HS. Simultaneously, a transient increase in spermidine and spermine levels was found, more profound in proline-over-producing transformant. The activities of particular polyamine metabolic enzymes correlated well with their content. Drought stress resulted in the establishment of a gradient of bioactive CKs in favour of the upper leaves, crucial for their preferential protection. Application of HS at the end of drought period strongly enhanced the stress severity, mainly due to additional water loss caused by enhanced transpiration....