(Microsoft PowerPoint - stresy [tryb zgodno\234ci])

1 Czynniki środowiskowe
wpływające na rozwój roślin.
2 Strategie adaptacyjne.
3 Genetyczne uwarunkowanie
odporności na stres.
1
1
Czynniki środowiskowe wpływające
na rozwój roślin.
Co to jest stres?.
Stres
to działanie jakiegoś
czynnika środowiskowego
w takim nasileniu,
Ŝe zaburza wzrost
i rozwój organizmu
Czynnik stresowy stresor
to czynnik wywołujący
stres.
1
Czynniki środowiskowe wpływające
na rozwój roślin.
Typy czynników
stresowych
Biotyczne
wirusy, bakterie
grzyby, nicienie
owady
Abiotyczne
Fizyczne
chemiczne
2
2
Strategie adaptacyjne.
Przystosowanie roślin do środowiska
Przystosowanie organizmów
do środowiska
Ewolucyjnie wykształcona
zdolność do przeŜywania
niekorzystnych oddziaływań
środowiskowych
2
Strategie adaptacyjne.
Sposoby przystosowanie roślin do środowiska
Tolerancja
Ucieczka od warunków
stresowych
np. rośliny jednoroczne
Unikanie stresu
np. rośliny CAM
3
2
Strategie adaptacyjne.
Unikanie stresu wywołanego czynnikiem
chemicznym
2
A
Neutralizacja poprzez wydzielanie
substancji do gleby
B
Zablokowanie pobierania
C
Ograniczenie przemieszczania
D
Tworzenie złogów
Strategie adaptacyjne.
Tolerancja
A
Zdolność protoplastu do zachowania
integralności funkcjonalnej i strukturalnej
podczas działania stresu i po jego
ustąpieniu.
B
Zdolność do niezakłóconego rozwoju w
warunkach stresowych.
4
2
Strategie adaptacyjne.
Tolerancja
W warunkach stresowych, nietypowych dla
środowiska naturalnego, roślina uruchamia
dodatkowe procesy, które pozwalają jej
przetrwać i stanowią swoistą reakcję
alarmową.
Mechanizmy dodatkowe wykształciły się
podczas ewolucji, ale w przeciwieństwie do
przystosowania typowego dla gatunku, w
populacji obserwuje się polimorfizm pod
względem stopnia odporności.
2
Strategie adaptacyjne.
Tolerancja - adaptacje biochemiczne
Typ stresu
Przykład
Działanie
Osmotyczny
Aminokwasy (prolina)
Poliole (mannitol)
Cukry (sacharoza,
treehaloza)
Utrzymanie
równowagi
osmotycznej
Susza
Wysoka temperatura
Nieenzymatyczne
(mocznik, glicerol)
Białka szoku
termicznego
Regulacja aparatów
szparkowych
Ochrona struktury
białek
Niska temperatura
Enzym - dezaturaza
kwasów tłuszczowych
ObniŜenie
temperatury
zamarzania
Wolne rodniki
Enzymy: PX, SOD, CAT
Inne: karoten, antocjan
Detoksykacja
Metale cięŜkie
Fitochelatyny,
Kwasy organiczne
Tworzenie
kompleksów
5
3 Genetyczne uwarunkowanie odporności na stres
Ogólny mechanizm odporności na stres
Mechanizmy
róŜnorodne
genami.
i
reagowania
na
stres
są
uwarunkowane
wieloma
Podstawowym elementem odpowiedzi na
stres jest zmiana ekspresji genów.
Podstawowym mechanizmem odpowiedzi na
stres jest produkcja specyficznych białek
zwanych stresowymi lub obronnymi
Białka stresowe - opiekuńcze
chaperony
A Syntetyzowane podczas stresu
w zwiększonej ilości
B Zapewniają prawidłową
konformację przestrzenną innym
białkom
6
3 Genetyczne uwarunkowanie odporności na stres
ESTs indukowane podczas stresu
Sekwencjonowanie ESTs
(Expression Sequence Tags)
Gatunek
Oryza sativa
protoplasy, NaCl
Mesembryatheum
crystalinum
NaCl
Funkcja ESTs
Geny enzymów glikolizy oraz cyklu
kwasów trójkarboksylowych
15% więcej ESTs o nieznanej funkcji
niŜ u roślin rosnących w warunkach
optymalnych
ESTs związane z przemodelowaniem
proteomu
Mniej ESTs związanych z fotosyntezą
Tortula rulalis
70% ESTs reprezentuje nowe sekwencje
Susza
3 Genetyczne uwarunkowanie odporności na stres
ESTs indukowane podczas stresu
Analiza przy pomocy mikrochipów
(microarrays)
Gatunek
Funkcja ESTs
Saccharomyces
cerevisiae
2-krotnie silniejsza ekspresja około
300 ORF (5%) - 2-krotnie więcej
transkryptu
1 M NaCl
200 ORF (3%) wykazuje słabszą
ekspresję
7
3 Genetyczne uwarunkowanie odporności na stres
ESTs indukowane podczas stresu
Analiza przy forward i reverse
genetics
Gatunek
Arabidopsis
thaliana
NaCl
Funkcja ESTs
Gen SOS3 kodujący kalcyneurynę B
odpowiada za dostarczenie jonów
potasowych podczas stresu
Gen SOS2 kodujący kinazę białkową
aktywowaną przez AMP odpowiada
za utrzymanie równowagi sodowopotasowej
3 Genetyczne uwarunkowanie odporności na stres
Ogólny mechanizm odporności na stres
Reakcja
lokalna
(HR)
Indukcja
ekspresji genów
Stres
Białka
stresowe
Odpowiedź
ogólna
(SAR)
8
3 Genetyczne uwarunkowanie odporności na stres
Mechanizm odporności na patogeny
Odpowiedź lokalna
(Hypersensitive response - HR)
Uruchamiana 2-5 minut po infekcji,
Ograniczenie dalszej inwazji patogena
przez wytworzenie nekrotycznych zmian
i obumieranie komórek,,
Zmiany biochemiczne,
Indukcja odporności ogólnej,
3 Genetyczne uwarunkowanie odporności na stres
Etapy reakcji HR
1
Rozpoznanie elycytorów Cząsteczek sygnałowych kodowanych
przez geny avr patogena
Elycytory są rozpoznawane przez
akceptory kodowane przez geny R roślin
9
3 Genetyczne uwarunkowanie odporności na stres
Przykłady genów avr
avr1 Pseudomonas syringae pv glicynea
Gen kodujący syringolipidy
Rozpoznawany przez gen Rpg4 soi
Gen kodujący białko płaszcza wirusa
mozaiki tytoniu TMV
Rozpoznawany przez gen R-N’ tytoniu
3 Genetyczne uwarunkowanie odporności na stres
Przykłady genów R
A
Gen Pto u pomidora
Koduje odporność na Pseudomonas syringae
Koduje kinazę
B
Gen N u tytoniu
Odporność na wirusa mozaiki tytoniu, TMV
C
Gen C19
Odporność na Cladosporium fulvum
10
3 Genetyczne uwarunkowanie odporności na stres
Mechanizm HR - „Gene for gene”
Patogen
awirulentny
geny avr
Roślina
odporna
geny R
Patogen
awirulentny
geny avr
Roślina
WraŜliwa
geny r
Patogen
wirulentny
Roślina
wraŜliwa
geny R
Patogen
wirulentny
Roślina
WraŜliwa
geny r
3 Genetyczne uwarunkowanie odporności na stres
Etapy reakcji HR
2
Zmiana konformacji białek ściany
komórkowej bogatych w prolinę
3
Zmiany biochemiczne
Zwiększona synteza fenoli, lignin i
flawonoidów
4
Indukcja ekspresji genów kodujących
białka obronne przez kwas salicylowy
Chitynazy, glukonazy, białka PR
5
Przemieszczenie kwasu salicylowego
floemem, indukcja ekspresji genów
związanych z odpornością SAR
11
3 Genetyczne uwarunkowanie odporności na stres
Mechanizm odporności na patogeny
Odpowiedź ogólna
(Systemic acquired resistance SAR)
Reakcja obronna poszczególnych komórek,
Ekspresja genów związanych z produkcją
specyficznych białek,
Induktorem jest kwas salicylowy,
Nadaje odporność na kilka tygodni.
3 Genetyczne uwarunkowanie odporności na stres
Mechanizm odporności na aluminium
12
3 Genetyczne uwarunkowanie odporności na stres
Mechanizm odporności na aluminium
Geny podlegające transkrypcji podczas
działania Al
wali4
Wali3
wali5
wali6
- gen liazy fenyloalaninowej
- gen inhibitorów proteinazy
al201
- gen peroksydazy
glc1
- gen S-transferazy glutaminianowej
al111
- gen homologa auksyny
3 Genetyczne uwarunkowanie odporności na stres
Mechanizm odporności na aluminium
Zmiana ekspresji genu War u 2 odmian
pszenicy pod wpływem Al
13
Zagadnienia egzaminacyjne
Www.uwm.edu.pl/katgenbiol
plik: stresy.pdf
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Co to jest stres? Rodzaje czynników stresowych
Co to jest odpowiedź lokalna i odporność ogólna.
Etapy reakcji HR
Hipoteza „gene for gene”
Przykłady genów R i avr.
Co to są białka opiekuńcze
14