Biologické účinky a metabolismus cytokininů typu cis-zeatinu v rostlinách

Abstract

Cytokinins (CKs) are plant hormones that affect a wide range of developmental processes. The most important group of isoprenoid CKs represent zeatin and its derivatives occurring in two, cis and trans, positional isomers. Whereas trans-zeatin (transZ) was found to be a highly bioactive substance, cis-zeatin (cisZ) has been viewed for years as inactive or weakly active adjunct to its corresponding trans counterpart playing only an insignificant physiological role in plants. The occurrence of cisZ-type CKs was found in a great number of plant species with especially high levels identified in species of family Poaceae. All tested derivatives of cisZ, surprisingly including also zeatin-N9-glucoside, delayed dark-induced chlorophyll degradation in oat and wheat leaf segments. Additionally, cisZs effectively induced cell division in CK-dependent tobacco callus. The most pronounced activity was exhibited by cisZ riboside (cisZR) in the two types of CK bioassays. Metabolism of both zeatin isomers differed in short-term as well as in long-term experiments, which was supported also by various affinity of CK degrading enzyme, CK oxidase/dehydrogenase (CKX), to individual cis and trans isomers. Primary root enlargement of Arabidopsis seedlings was inhibited by cisZR in the same or similar way as by transZR,...

Súhrn Cytokiníny (CKs) sú rastlinné hormóny, ktoré ovplyvňujú celý rad vývojových procesov. Najdôležitejšou skupinou izoprenoidných CK predstavuje zeatín a jeho deriváty, ktoré sa vyskytujú v dvoch, cis a trans, pozičných izoméroch. Zistilo sa, že zatiaľ čo trans-zeatín (transZ) je biologicky vysoko aktívna látka, cis-zeatín (cisZ) bol odjakživa považovaný za neaktívny alebo málo aktívny v porovnaní s jeho trans náprotivkom a že má vo fyziológii rastlín len zanedbateľnú úlohu. Výskyt CKs cisZ typu bol popísaný u veľkého počtu rastlinných druhov, a ich vysoké hladiny boli detegované najmä u zástupcov triedy Poaceae. Všetky testované deriváty cisZ, prekvapivo vrátane zeatín-N9-glukozidu, účinne spomaľovali degradáciu chlorofylu v tme v listových segmentoch ovsa a pšenice. Okrem toho, cisZs účinne indukovali bunkové delenie u kalusu CK-dependentného tabaku. Najvýraznejšiu aktivitu spomedzi derivátov cisZ v oboch typoch CK biotestov vykazoval cisZ ribozid (cisZR). Metabolizmus izomérov zeatínu sa líši v krátkodobých aj dlhodobých experimentoch, čo bolo podporené aj rôznymi afinitami CK degradačného enzýmu, CK oxidázy / dehydrogenázy (CKX) k jednotlivým cis a trans izomérom. Rast primárneho koreňa klíčencov Arabidopsis v prítomnosti auxínu (NAA) bola inhibovaná cisZR pravdepodobne rovnakým alebo podobným...