Wstęp Odpowiedź na stres Podsumowanie. Fizjologia i Regulacja Metabolizmu. Jarosław Szczepanik

Podobne dokumenty
Antyoksydanty pokarmowe a korzyści zdrowotne. dr hab. Agata Wawrzyniak, prof. SGGW Katedra Żywienia Człowieka SGGW

Hormony roślinne ( i f t i o t h o or o m r on o y n )

Interakcje między abiotycznymi i biotycznymi czynnikami stresowymi: od teorii do praktyki Elżbieta Kuźniak Joanna Chojak

Nawożenie dolistne roślin w warunkach stresu suszy. Maciej Bachorowicz

WYBRANE SKŁADNIKI POKARMOWE A GENY

Ćwiczenie nr 5 - Reaktywne formy tlenu

Tlenek azotu (NO) jest cząsteczką występującą

Zawartość. 1 Wstęp Jan Kopcewicz, Stanisław Lewak

Genetyczne uwarunkowanie odporności na stres.

Regulatory wzrostu 1. Auksyny 2. Gibereliny 3. Cytokininy 4. Brasinosteroidy 5. Kwas abscysynowy 6. Jasmonidy 7. Etylen

Terminy stosowania w okresie BBCH 07/59. wskazywane w etykietach poszczególnych preparatów. zielony pąk (BBCH 55 56) różowy pąk (BBCH 57 59)

Terminy stosowania w okresie BBCH 07/59. wskazywane w etykietach poszczególnych preparatów. zielony pąk (BBCH 55 56) różowy pąk (BBCH 57 59)

STRES OKSYDACYJNY WYSIŁKU FIZYCZNYM

Poznań, r.

Bloki licencjackie i studia magisterskie na Kierunkach: Biotechnologia, specjalność Biotechnologia roślinna oraz Genetyka

Dział PP klasa Doświadczenie Dział PP klasa obserwacja

FOCUS Plus - Silniejsza ryba radzi sobie lepiej w trudnych warunkach

mirna i zmiany faz wzrostu wegetatywnego

POPRAWIA FUNKCJONOWANIE APARATU RUCHU CHRONI CHRZĄSTKĘ STAWOWĄ ZWIĘKSZA SYNTEZĘ KOLAGENU ZMNIEJSZA BÓL STAWÓW. Best Body

Budowa anatomiczna liścia roślin okrytonasiennych.

Fizyczne działanie kwasów humusowych: poprawa napowietrzenia (rozluźnienia) gleby. poprawa struktury gleby (gruzełkowatość) zwiększona pojemność wodna

Fizjologiczne i molekularne markery tolerancji buraka cukrowego na suszę. Dr Danuta Chołuj

odporne na temperaturę przyjazne dla skóry ph 5,5 emulgują się z innymi substancjami aktywnymi nie zawierają aromatów, barwników, sztucznych

Fizjologia i Regulacja Metabolizmu. Jarosław Szczepanik

Wolne rodniki w komórkach SYLABUS A. Informacje ogólne

Składniki diety a stabilność struktury DNA

Spis treści. 1. Wiadomości wstępne Skład chemiczny i funkcje komórki Przedmowa do wydania czternastego... 13

Do moich badań wybrałam przede wszystkim linię kostniakomięsaka 143B ze względu na jej wysoki potencjał przerzutowania. Do wykonania pracy

Temat: Komórka jako podstawowa jednostka strukturalna i funkcjonalna organizmu utrwalenie wiadomości.

gibereliny naturalna : GA 3 (kwas giberelowy)

Ekstrakt z Chińskich Daktyli

oporność odporność oporność odporność odporność oporność

Bliskie spotkania z biologią. METABOLIZM część II. dr hab. Joanna Moraczewska, prof. UKW

Zespół Biologii nasion ( )

Poprawa odporności roślin na stres biotyczny poprzez właściwe odżywienie w bieżącej fazie rozwojowej

Układ wydalniczy (moczowy) Osmoregulacja to aktywne regulowanie ciśnienia osmotycznego płynów ustrojowych w celu utrzymania homeostazy.

In vino veritas, in RESVERATROLUM sanitas

Rośliny modyfikowane genetycznie (GMO)

Tematy- Biologia zakres rozszerzony, klasa 2TA,2TŻ-1, 2TŻ-2

Spis treści. Fotosynteza. 1 Fotosynteza 1.1 WĘGLOWODANY 2 Cykl Krebsa 2.1 Acetylokoenzym A

AMINOPRIM. ORGANICZNY STYMULATOR WZROSTU ROŚLIN nr.s-644/17

dr hab. Magdalena Arasimowicz-Jelonek, prof. nadzw. UAM Poznań,

KATEDRA FIZYKOCHEMII I TECHNOLOGII POLIMERÓW LABORATORIUM Z FIZYKI I BIOFIZYKI. Wpływ auksyn na wzrost roślin

Temat: Tkanki roślinne. 1. Tkanki miękiszowe.

PSZENICA. Stymulatory i aktywatory zalecane w fazie BBCH Terminy stosowania w okresie BBCH 10 21

Formuła 2 Zestaw witamin i minerałów dla kobiet

Dwa oblicza cząsteczki tlenu. Odpowiadam za poważne uszkodzenia komórek, czasami prowadzące do śmierci.

Żywność ekologiczna najlepsza żywność funkcjonalna

form tlenu, utlenianie lipidów, przewodność aparatów szparkowych, zawartość chlorofilu i karotenoidów, kinetykę fluorescencji chlorofilu a, zawartość

WYMAGANIA EDUKACYJNE Z BIOLOGII KLASA 5 DOBRY. DZIAŁ 1. Biologia jako nauka ( 4godzin)

Zagrożenie eutrofizacją i zakwaszeniem ekosystemów leśnych w wyniku koncentracji zanieczyszczeń gazowych oraz depozytu mokrego

TAF TEMPERATURE ADAPTED FEEDS. - Odpowiednia pasza na daną porę roku TEMPERATURE ADAPTED FEEDS TM

BIOTECHNOLOGIA W KOSMETOLOGII SŁAWOMIR WIERZBA

SEMINARIUM 8:

Zadania maturalne z biologii - 3

Obserwacje, doświadczenia, hodowle - aktywny uczeń na lekcjach biologii w klasie piątej

Fizjologia i Regulacja Metabolizmu. Jarosław Szczepanik

WYKŁAD XIII ROŚLINY WZROST I ROZWÓJ

INFORMACJE O ZASTOSOWANYCH PREPARATACH NOURIVIT I NOURIVIT PLUS

VITA-MIN Plus połączenie witamin i minerałów, stworzone z myślą o osobach aktywnie uprawiających sport.

Witaminy rozpuszczalne w tłuszczach

KURS PATOFIZJOLOGII WYDZIAŁ LEKARSKI

Bliskie spotkania z biologią METABOLIZM. dr hab. Joanna Moraczewska, prof. UKW. Instytut Biologii Eksperymetalnej, Zakład Biochemii i Biologii Komórki

Best Body. W skład FitMax Easy GainMass wchodzą:

Klub Honorowych Dawców Krwi PCK

Fizjologia roślin - opis przedmiotu

CIAŁO I ZDROWIE WSZECHŚWIAT KOMÓREK

Suplementy. Wilkasy Krzysztof Gawin

Dr Paweł Krzyczmonik. Pracownia Elektrochemii i Korozji UŁ. 13 marzec 2013

TIENS Kubek H-Cup. Wybór doskonałości

Konkurs Biologiczny dla gimnazjalistów województwa zachodniopomorskiego w roku szkolnym 2018/2019. Etap wojewódzki

Aktywuj geny młodości. Badanie genetyczno-biochemiczne dotyczące własnych możliwości organizmu do spowolnienia procesów starzenia.

Układ pracy. Wstęp i cel pracy. Wyniki. 1. Ekspresja i supresja Peroksyredoksyny III w stabilnie transfekowanej. linii komórkowej RINm5F

Zastosowanie preparatu Huwa San TR 50 w uprawie truskawek. Konsultant: Henryk Wurszt tel

SESJA 10 ODPOWIEDŹ ORGANIZMÓW NA CZYNNIKI BIOTYCZNE I ABIOTYCZNE WYKŁADY

Silny rozwój korzeni rzepaku nawet w trudnych warunkach! Jest sposób!

Żel antycellulitowy ŻEL ANTYCELLULITOWY. Czym jest cellulit? INFORMACJE OGÓLNE

Chlorella Sorokiniana Cryptomonadales Ever Green

Organizmy Modyfikowane Genetycznie Rośliny transgeniczne

Lek od pomysłu do wdrożenia

Grupa SuperTaniaApteka.pl Utworzono : 30 styczeń 2017

Cukry. C x H 2y O y lub C x (H 2 O) y

harmonogram lekcji online opracowała Anna Gajos

1.8. Funkcje biologiczne wody wynikają z jej właściwości fizycznych i chemicznych. Oceń

Mineralne stymulatory w ogrodnictwie

Wolne rodniki :WR. O 2 - tlen singletowy NO - tlenek azotu. HO 2 - rodnik wodoronadtlenkowy H 2 O 2 - nadtlenek wodoru O 2 anionorodnik ponadtlenkowy

Biochemia zadymionych komórek

TIENS SKONCENTROWANY EKSTARKT Z DAKTYLI CHIŃSKICH

METABOLIZM. Zadanie 1. (3 pkt). Uzupełnij tabelę, wpisując w wolne kratki odpowiednio produkt oddychania tlenowego i produkty fermentacji alkoholowej.

Liofilizowany sok z dzikiej róży 80% (±5%), mikronizowany błonnik jabłkowy 20% (±5%), celulozowa otoczka kapsułki.

Sprawdź swoją wiedzę i umiejętności TKANKI ROŚLINNE. 1. Uzupełnij schemat ilustrujący hierarchiczną budowę organizmu roślin. komórka...

POZIOMY WYMAGAŃ EDUKACYJNYCH Z BIOLOGII DLA UCZNIÓW Z UPOŚLEDZENIEM W STOPNIU LEKKIM

kierunek: Biologia studia stacjonarne II stopnia realizacja od roku akad. 2018/2019

Badanie oddziaływania polihistydynowych cyklopeptydów z jonami Cu 2+ i Zn 2+ w aspekcie projektowania mimetyków SOD

Czy żywność GMO jest bezpieczna?

Spektrofotometryczna metoda oznaczania aktywności peroksydazy

Szereg mocy przeciwutleniającej; założenia. Friday, 3 November 17

Profil metaboliczny róŝnych organów ciała

Ćwiczenie 3 Ilościowe oznaczanie glutationu (GSH) metodą Ellmana

Komórka organizmy beztkankowe

Transkrypt:

ROŚLINY I STRES Fizjologia i Regulacja Metabolizmu Jarosław Szczepanik Zakład Ekofizjologii Molekularnej Roślin, Instytut Biologii Eksperymentalnej i Biotechnologii Roślin

Plan prezentacji 1 Wstęp Definicje 2 Odpowiedź na stres Stres a organizm Stres oksydacyjny i nitrozacyjny Osmoregulacja Hormony stresu roślin Specyfika stresów biotycznych Ochrona systemu przewodzącego 3 Podsumowanie Diagnoza stresu u roślin

Wstęp Odpowiedź na stres Podsumowanie Czym jest stres? Kreeb, 1979 J. Szczepanik BiBS, FiRM: Stres roślin

Stres definicje STRESOR abiotyczny lub biotyczny czynnik środowiska ograniczający procesy życiowe organizmu STRES zmiana funkcji organizmu w odpowiedzi na czynnik stresowy, uzależniona od czasu trwania i natężenia bodźca

Stres definicje ADAPTACJA odziedziczalna modyfikacja cech organizmu danego gatunku, rasy, odmiany lub populacji, pozwalająca im przetrwać w danym środowisku oraz przekazać te cechy potomstwu AKLIMATYZACJA niedziedziczna zmiana struktury i funkcji organizmu zachodząca w reakcji na czynnik stresowy lub wyprzedzające przygotowanie rośliny do niekorzystnych warunków środowiska

Stres definicje UNIKANIE zapobieganie lub opóźnianie ustalenia się równowagi termodynamicznej z czynnikiem stresowym dzięki barierom fizycznym, chemicznym lub rozwojowym TOLERANCJA zapobieganie skutkom działania stresu lub tolerowanie tych skutków

Czynniki stresowe STRESY ABIOTYCZNE promieniowanie stresy mechaniczne woda nutrienty temperatura czynniki antropogeniczne STRESY BIOTYCZNE patogeny drapieżnictwo inne rośliny

Efekt działania stresu a czas Rank i in., 1991

Fazy reakcji organizmu na stres 1 Faza alarmu spadek odporności pierwsza reakcja na stresor 2 Faza restytucji naprawa uszkodzeń (wzrost odporności) 3 Faza odporności (aklimatyzacji) wysoka odporność odpowiedź fizjologiczna 4 Faza wyczerpania zbyt długi czas działania stresu spadek odporności chroniczne uszkodzenia organizmu

Wspólny mianownik odpowiedzi na stres Stres Wolne rodniki Ca 2+ w cytozolu Osmoregulacja ABA mróz + + + + chłód + + + + przegrzanie +? +? susza + + + + zasolenie + + + + anoksja +?? + metale ciężkie +???

Reaktywne formy tlenu i azotu 1 Reaktywne formy tlenu (ROS): wolne rodniki (ponadtlenkowy, hydroksylowy) nadtlenek wodoru ozon tlen singletowy 2 Reaktywne formy azotu (RNS): tlenek azotu rodnik peroksynitrolowy nitrozoglutation

ROS jako produkt uboczny metabolizmu van Breusegem, 1998

ROS jako produkt uboczny metabolizmu Ślesak i in., 2007

Stres oksydacyjny stres oksydacyjny brak równowagi pomiędzy produkcją a usuwaniem ROS gromadzenie ROS prowadzi do uszkodzeń błon, białek, DNA stresy wpływają na zaburzenie tej równowagi, stymulują produkcję ROS (wtórny stres oksydacyjny)

Systemy antyutleniające dysmutaza ponadtlenkowa (SOD) katalaza cykl glutationowy (peroksydaza glutationowa (tworzy GSSG) i reduktaza glutationowa (odtwarza GSH, zużywa NADPH) glutation (GSH) jest antyoksydantem, jego forma utleniona (GSSG) jest toksyczna cykl askorbinowy (witamina C) tokoferol (witamina E) flawonoidy karotenoidy różne systemy antyutleniające współpracują ze sobą (np. cykl glutationowo-askorbinianowy glutation, askorbinian oraz SOD)

Cross-talk systemów antyutleniających Szarka i in., 2012

Karotenoidy a promieniowanie Rimiki i in., 1999

Cykl ksantofilowy Foyer i Horbison, 1999

ROS a rodzaj stresu Stres abiotyczny: wzrost produkcji ROS natychmiastowe zmiatanie ROS aktywacja systemów antyultleniających Stres biotyczny: nadprodukcja ROS (oksydaza NADPH) wygaszenie systemów antyutleniających miejscowa PCD, nekrozy uruchomienie odpowiedzi obronnych

Reaktywne formy azotu (RNS) produkt uboczny metabolizmu azotanów i argininy powodują głównie uszkodzenia białek i lipidów (stres nitrozacyjny) usuwanie RNS odbywa się przy pomocy glutaionu, hemoglobin lub ROS zarówno metabolizm, jak i rola ROS oraz RNS zazębiają się ROS i RNS są zarówno substancjami toksycznymi, jak i cząsteczkami sygnałowymi (NO, nadtlenek wodoru) niezwykle ważne w procesie kiełkowania

ROS i RNS jako cząsteczki sygnałowe Szymańska i Strzałka, 2010

ROS i RNS a hormony

Osmoregulacja regulacja ciśnienia osmotycznego w komórkach ma miejsce wówczas, kiedy zaburzona zostaje równowaga wodna komórki (mróz, susza, zasolenie) komórka przeciwdziała utracie wody zwiększając stężenie substancji osmotycznie czynnych

Substancje osmotycznie czynne prolina polialkohole (poliole) sorbitol, mannitol, gricerol betaina glicynowa cukry: glukoza, sacharoza, trehaloza, mannoza, fruktoza, galaktoza, rafinoza, stachioza, laktoza, oligosacharydy

Prolina Szabados i Savoure, 2009

Kwas abscysynowy SYNTEZA izoprenoid synteza głównie w dojrzałych organach DZIAŁANIE antagonista większości hormonów hamuje wzrost i kiełkowanie stymuluje spoczynek i starzenie w warunkach stresu odpowiada za zamykanie szparek zwiększa odporność na stresy reguluje przepływ przez PD brak ABA w nasionach powoduje kiełkowanie na roślinie macierzystej

Stres i transport ABA Davies i Zhang, 1991

Stres i transport ABA Sauter i in., 2001

Stres i transport ABA Taiz i Zeiger, 2000

Etylen SYNTEZA synteza z metioniny (ACC prekursor) powstaje w różnych częściach rośliny szczególnie intensywnie w tkankach merstematycznych, starzejących się, dojrzewających owocach, pod wpływem anoksji lub innych stresów DZIAŁANIE indukcja epinastii (zalanie korzeni, wykł. 1) dojrzewanie owoców stymulacja kiełkowania przyspieszanie starzenia i opadania organów indukcja wzrostu na grubość, hamowanie wzrostu elongacyjnego

Jasmonidy SYNTEZA pochodne kwasu linolenowego kwas jasmonowy i ester metylowy kwasu jasmonowego (forma lotna), koniugaty z aa i cukrami DZIAŁANIE podobnie do ABA hamuje wzrost, stymuluje starzenie, dojrzewanie i opadanie organów hamuje fotosyntezę pełni szczególną rolę w odpowiedzi stres UV, ozon, zranienie najważniejszy podczas odpowiedzi na stresy biotyczne (polipetyd systemina indukuje lipazę, ta uwalnia kwas linolenowy)

JA i obrona systemiczna Stratmann, 2003

Systemina i JA Systemina jest polipeptydem bogatym w hydroksyprolinę

Obrona przed stresami biotycznymi zróżnicowana odpowiedź w zależności od rodzaju i wielkości napastnika, miejsca ataku obrona chemiczna (produkcja ROS, fitoaleksyny, fenole, flawonoidy, glikozydy, nikotyna, neurotoksyny) obrona mechaniczna (czopowanie ksylemu i floemu, żywice, włoski pokryte śluzem, kolce, gruczoły parzące) powszechna zmiana struktury ściany komórkowej, zamykanie plazmodesm, odkładanie kalozy nekrozy, odcinanie zakażonej tkanki

Obrona przed stresami biotycznymi rośliny posiadają wyłącznie nieswoisty system odpornościowy są w stanie rozpoznawać białka i substancje obcego pochodzenia na poziomie komórkowym w przypadku dużego nasilenia infekcji, dochodzi do reakcji nadwrażliwości (HR), skutkującej nekrozą regiony zakażenia są źródłem informacji systemicznej (przekazywanej systemem przewodzącycm, przygotowującej inne części rośliny do obrony) HR i rozrost nekroz są niezbędne do aktywacji odporności systemicznej (SAR)

Patogeneza u roślin rozpoznanie obcych białek i toksyn (Pattern Recognition Receptors) na tym etapie zatrzymywana jest większość patogenów (stąd specjalizacje co do konkretnych gatunków roślin) patogeny, które ominą PRR, muszą stawić czoła białkom R działają podobnie do PRR, ale intensywniej uaktywnienie ścieżki systemicznej (hormony, białka PR) białka PR (Pathogenesis Related) są najczęściej hydrolazami, chitynazami itp. w zależności od rodzaju patogena, różne hormony/regulatory: biotrof (nie niszczy komórek) kwas salicylowy, nekrotrof JA i etylen

Odporność roślin białka R Białkami R scą zarówno RPM1/RPS2 CC-NBS-LRR (coiled coil nucleotide-binding site-leucine-rich repeat), jak i RIN4. Spoel i Dong, 2012

Pamięć immunologiczna roślin Pamięć immunologiczna (epigenetyczne modyfikacje genomu) mogą utrzymywać się kilka tygodni. Niektóre mogą być dziedziczone (gamety tworzone z komórek somatycznych, a nie z osobnej linii). Spoel i Dong, 2012

Od odpowiedzi miejscowej do systemicznej Jones i Dangl, 2012

Od odpowiedzi miejscowej do systemicznej Buchannan, 2000

Odporność roślin w skali ewolucyjnej Jones i Dangl, 2012

Ochrona ksylemu część bakterii i grzyby chętnie zasiedlają ksylem ochrona polega na tworzenie tyloz okluzje z wrostów parenchymy drzewnej do światła naczyń; czopowanie naczyń oraz zamknięcie patogena wewnątrz nie wszystkie rośliny potrafią skutecznie tworzyć tylozy (i nie przeciw wszystkim patogenom) zbyt dużo tyloz naraża roślinę na stres suszy

Ochrona ksylemu Yadeta i Tomma, 2013

Ochrona floemu kaloza kaloza β 1,3 glukan syntaza kalozy w ścianie komórkowej odkładanie kalozy odpowiada za zamykanie się plazmodesm (tworzy zwieracze) oraz zaczopowanie płytek sitowych na zdjęciu obok płytka sitowa bambusa: 0 minut (B), 3 minuty (C), 10 minut (D, E) i 20 minut od zranienia (F) Mullendore i in., 2010

Ochrona floemu mszyce wektor dla wirusów i innych patogenów elastyczny aparat gębowy wkłuwa się, minimalizując uszkodzenia potrafią wybierać najlepsze rurki sitowe analogie z komarami i pijawkami ewolucyjny wyścig zbrojeń czopowanie floemu, plazmodesmy, PRs

Styleoktomia Tjallingli, 2006

Styleoktomia Tjallingli, 2006

Obrona roślin a zapis kopalny

Stres a rośliny podsumowanie inna odpowiedź na stres biotyczny i abiotyczny wspólne mianowniki działania wielu stresów (ROS, RNS, osmotika, wapń, białka PR, białka HSP) ściana, błona, plazmodesmy oraz aparat fotosyntetyczny zazwyczaj reagują jako pierwsze odpowiedź miejscowa (nadwarażliwość ) i systemiczna siła odpowiedzi zależy od genomu, wieku, kondycji fizjologicznej rośliny rośliny nie umieją odpowiadać specyficznie na stres, którego nie znali ich przodkowie odpowiedź nieswoista (indukcja wielu mechanizmów) pamięć immunologiczna roślin, dziedziczenie nabytej odporności

Diagnoza stresu u roślin spadek fluorescencji chlorofilu (norma 0,7) najszybsza i najmniej inwazyjna metoda oceny kondycji roślin nekrozy wzrost stężenia proliny produkcja ABA, SA wysoka zawartość ROS, wysoka aktywność enzymów antyutleniających