Egy

1
Egyéb növekedésszabályozó anyagok
brasszinoszteroidok, jázmonsav, szalicilsav,
poliaminok, NO
2
I. A brasszinoszteroidok (BR) a biológiailag
aktív brasszinolid
Elofordulás Brassica napus L. pollenkivonat Algák
, nyitvatermok, zárvatermok. Hajtás, levél, szár,
virág, pollen, magvak, gubacs Szerkezet A
szteránváz B gyuruje 7 tagú, lakton gyuru. Az
ekdizonhoz való szerkezeti hasonlóság miatt a
rovarokban antiekdizon hatású. (Összehasonlításkén
t az állati ösztradiol, tesztoszteron és a
rovarok vedlési hormonjának, az ekdizonnak a
szerkezete)
3
Szerkezet és aktivitás kapcsolata

• -transz A/B gyururendszer
• 5a-hidrogén atom
• B gyuru
• 7-oxa-6-keton csoport
• -C2 és C3 cisz-a-OH
• -OH a C22-n és C23-on
• -metil vagy etil a C24-en

4
Kimutatása - rizs levéllemez elhajlási teszt
(a levéllemez és a levélhüvely kapcsolódásánál
lévo adaxiális sejtek duzzadását a brasszinolid
koncentrációjával arányosan növeli) -
gázkromatográfia, tömegspektrometria
5
Bioszintézis
Kampeszterolból indul ki. Fontos lépések - a B
gyuru redukciója, szteroid 5a-reduktáz,
Arabidopsis mutáns det2 (de-etiolated) -
C6 hidroxilációja - kataszteron ? teaszteron
átalakulás, C23 hidroxiláció, citokróm P450
dependens monooxigenáz, Arabidopsis mutáns
cpd (constitutive photomorphogenesis and
dwarfism)
6
Metabolizmus epimerizáció a 2-es 3-as OH-n,
majd mirisztil- és/vagy laurilészter
képzodés konjugátumképzés (-O-glükozil
éterek) C20 hidroxiláció
7
A det2 mutánsok fenotípusa
Sötétben rövid, vastag hipokotil, kiterülo
sziklevél, levél, antocianin tartalom Fényben
homozigótaként kis, sötétzöld levél, csökkent
sejtméret, csökkent apikális dominancia, csökkent
fertilitás, késleltetett öregedés A cpd
fenotípusa hasonló a det-hez.
Az Arabidopsis (lúdfu) det2 mutánsa (középen),
jobbra a dim ugyancsak BR deficines mutáns
8
A brasszinoszteroidok bioszintézise nem
specifikusan gátolható a gibberellinek
szintézisét gátló Unikonazollal és
Paklobutrazollal, specifikus gátló a Brasszinazol
(Brz). A képen a brasszinazol hatása látható.
A kezelt növények megnyúlása csökkent, az
etiolált növények levele kiterült.
9
A brasszinoszteroidok fiziológiai hatásai
1. Auxin-szeru hatások - az etilénprodukció
serkentése (ACC szintáz indukció) -
epinasztia kiváltása - a xilém
differenciálódás szabályozása
(trachea, programozott sejthalál) - növekedés
serkentés hajtásban - növekedésgátlás
gyökérben (etilén) 2. További hatások - a
fényregulált génekre hat - serkenti a
csírázást - javítja a terméskötést -
fokozza az asszimilátumok felvételét - növeli
a só- és szárazsággal szembeni
rezisztenciát
1 µM-os brasszinoliddal kezelt paradicsom növény
10
A paradicsom érzékeny (Sus) genotípusai a
brasszinoszteroiddal (EBR) történo elokezelés
után a Verticillium dahliae fertozéssel szemben
rezisztensek maradtak, nem mutatták a
verticilliumos hervadást, a nekrózist és a
növekedésgátlást
(Sus EBR- Verticillium kezelt, érzékeny Sus
EBR elokezelt, érzékeny Res EBR- Verticillium
kezelt, rezisztens Res EBR elokezelt,
rezisztens
11
A paradicsom brasszinoszteroid inszenzitív
mutánsa, a cu3-abs A brasszinoszteroid
receptor, a BRI receptor kináz egyetlen aminosava
hibás. A levelek haragoszöldek, az erek gátolják
a levéllemez kiterülését.
12

• Brasszinoszteroid jelérzékelési mutánsok
• bri1-1, Arabidopsis
• lka, borsó
• cu3 (curl3), paradicsom

13
A brasszinoszteroidok által indukált jelátvitel
és génexpresszió

• Receptor BRI1, leucinban gazdag ismétlodéseket
  tartalmazó receptor kináz (LRRK), PM-kötött
• BAK1, kináz aktivitású ko-receptor
• A brasszinazol (BL) kötodése után a BRI1 és BAK1
  kölcsönösen foszforilálják egymást és gátolják a
  BIN2 kinázt
• BIN2, protein kináz, negatív regulátor, BL
  hiányában foszforilálja a BES1-et és BRZ1-et
• A foszforilált BES1 és BZR1 a citoplazmában
  lebomlik
• BES1 és BZR1 proteinek pozitív regulátorok,
  defoszforiláltan a sejtmagba jutnak, génaktiváció

14
II. A jázmonsav
15

• Elofordulás
• Csaknem minden növényi szervben, gyümölcs, virág
• (Jázminillat metiljázmonát)
• Bioszintézis
• Linolénsavból indul, a kloroplasztiszban.
• Kulcsenzimek
• lipoxigenáz,
• allénoxid szintáz (AOS) (szalicilsav gátol),
  allénoxid cikláz
• Három lépésben ß-oxidáció

16

• A jázmonsav fiziológiai hatásai
• gátolja a csírázást
• a hajtás és a gyökér növekedését
• a kallusz növekedését
• serkenti a szeneszcenciát
• az abszcissziót
• fokozza a gumóképzodést
• fokozza a növények stresszrezisztenciáját
• a sebzési válasz közvetítoje
• patogenezissel kapcsolatos fehérjék indukciója
• génexpresszió szintjén fenilalanin-ammónia liáz,
• kalkon szintáz, proteináz inhibitorok (PIN
  gének)
• A sebzési válasz egész szervezetre kiterjedo,
  szisztemikussá tétele a SZISZTEMIN peptidhormon
  közvetítésével

17
A sebzés, a jázmonsav, a 12-oxo-fitodiénsav, a
jázmonsav analóg koronatin hatása a GUS
riportergénnel kapcsolt allénoxid szintáz
promóter aktivitására
A./ Az AOS promóter aktiválódásának
idofüggvénye B./ A sebzési jel csak a vágás,
mechanikai sebzés után válik szisztemikussá.
18
A szisztemikus sebzési válasz kialakulása
növényekben
19
Spodopera exigua
A sebzés hatására indukálódó proteináz
inhibitorok a növényevo hernyók, rovarok és
magasabbrendu állatok emésztését zavarják meg.
20
III. A szalicilsav
10-4-10-7 M SA hatása paradicsomra
A szalicilsavat már a görögök és az indiánok is
ismerték, a fuzfakéreg fájdalom- és
lázcsillapító. Bayer aszpirin.
21
A szalicilsav (SA) bioszintézise növényekben a
fenilalaninból indul ki, majd fahéjsavon és
benzoesavon keresztül alakul ki az SA
Glükózzal konjugátumot képez.
22
Az SA fiziológiai hatásai nem azonos a
florigénnel azonos a kalorigénnel
A szalicilsav hotermelo szövetekben, mint pl.
Arum, Sauromatum guttatum torzsavirágzatában
(lásd a képen) homérséklet emelkedést indukál
23
A szalicilsav a biotikus stresszválasz egyik
fontos jelátviteli eleme
Inkompatibilis gazda-kórokozó kapcsolatban a
bakteriális vagy gombafertozés helyén lokális
sejtelhalás, ún. hiperszenzitív reakció (HR)
alakul ki. A HR oka a kórokozó hatására a növényi
szövetekben indukálódó oxidatív stressz, az ún.
oxidatív robbanás.
A TMV fertozés hatására rezisztens dohány
levelekben jelentosen megemelkedik az SA
koncentrációja. Kisebb SA koncentrációk fokozzák
a rezisztenciát.
24
Az oxidatív stressz során keletkezo legfontosabb
reaktív oxigén formák
25
A szisztemikus szerzett rezisztencia kialakulása

• Biotikus stresszor hatására aktiválódik a
  PM-kötött NADPH oxidáz, ami szuperoxid gyökaniont
  termel.
• Az oxidatív robbanást az SA a H2O2-ot bontó
  kataláz aktivitásának gátlásával és a H2O2-ot
  termelo szuperoxid dizmutáz aktivitásának
  fokozásával erosíti.
• Az SA indukálja a patogenezissel kapcsolatos
  fehérjék expresszióját PAL, kalkon szintáz,
  kitináz, fitoalexinek (növényi antibiotikumok)
• A rezisztencia szisztemikussá válik közvetítok
  MeSA, H2O2 és egyéb

26
IV A nitrogénmonoxid (NO)

• A NO keletkezésének lehetoségei a növényekben és
  környezetükben
• NO szintáz-szeru aktivitás (NOS)
• A nitrát reduktáz muködésének mellékterméke
• Savas pH mellett nitritbol, nitrit aszkorbáttal
  történo reakciójakor
• A NO2--bol, karotinoidok által közvetített
  fényaktivált folyamatban
• A nitrifikáció és denitrifikáció
  melléktermékeként a talajban

27
(No Transcript)
28
Az állati NOS fehérje szerkezete
C terminálison reduktáz domén, NADPH, FAD és FMN
kötohellyel. Középen kalmodulin-köto régió N
terminálison oxigenáz domén citokróm P450 (hem)
és tetrahidrobiopterin kötohellyel (B4H).
Dimerként muködik. VAN OLYAN NEM HOMOLÓG NÖVÉNYI
FEHÉRJE, AMI RENDELKEZIK NADPH, FAD, B4H ÉS HEM
KÖTOHELLYEL, KALMODULINNAL AKTIVÁLHATÓ ÉS NOS
AKTIVITÁSSAL RENDELKEZIK.
29
A nitrátreduktáz muködésekor keletkezo NO
szerepet játszat az ABS-indukált sztómazáródásban
A NO akkumuláció kimutatása Vicia faba
zárósejtekben a./ az epidermisz nyúzatokat
pufferben, b./ NO donor nitroprusszid-nátriumban c
./ és ABS-ben inkubálták. Az NO festése
4,5-diamino-fluoreszcein diacetát (DAF-2 DA)
próbával történt. A zöld fluoreszcencia jelzi az
NO jelenlétét, a vörös fluoreszcencia a klorofill
autofluoreszcenciája.
30
Az NO hatásai a növényekre

• Szabályozza a növekedést (serkenthet, gátolhat)
• Járulékos gyökérképzodést iniciál
• Serkenti a csírázást
• Gyorsítja a programozott sejthalált árpa aleuron
  rétegben
• Sztómazáródást okoz
• Gátolja az etilén szintézisét
• Peroxinitritet képez, toxikus
• Fokozza a hiperszenzitív reakciót
• Patogenezissel kapcsolatos proteinek
  expresszióját indukálja (PAL, PR1)

31
V. A poliaminok bioszintézise
32

• A poliaminok legfontosabb élettani hatásai
• Membránstruktúra fenntartók
• Kapcsolódás nukleinsavakhoz és fehérjékhez
• Savstressz esetén lokális pufferhatás
• A sejtosztódást serkentik
• A megnyúláshoz szükségesek
• Szabályozzák a szállítószövetek differenciációját
• Fokozzák a szomatikus embriók képzodését
  szövettenyészetben
• Virágzást indukálnak dohányban (spermidin)
• Javítják a növények stressz rezisztenciáját
  (fagy, hideg, ozmotikus stressz, sóstressz, K
  hiány, ammóniumion hatás, hostressz

33
A poliaminok lebontását két enzim katalizálja
A réz(II) tartalmú diamin oxidáz a putreszcint
oxidálja. Az aminobutiraldehiden kívül
reakciótermék a H2O2 és az NH3 is. Az enzim a
sejtfalban lokalizált, a hidrogénperoxid a
sejtfalban keletkezik.
A spermidint és a spermint a poliamin oxidáz
oxidálja.
34
A vad típusú és a SAM dekarboxiláz antiszensz
transzgénikus burgonya növények fenotípusa
A transzgénikus növényben putreszcin van,
spermidin, spermin minimális (nincs),
etilénszintézis fokozott. Tünetek jelentosen
gátolt növekedés, elágazó hajtásrendszer, kis
levélfelület, korai szeneszcencia
35
A szalicilsav, a jázmonsav, a NO és a poliaminok
valamennyien indukálhatják a reaktív oxigén
formák keltkezését
A reaktív oxigénformák képzodése, a detoxifikáló
enzimek és az indukálódó védekezési mechanizmusok
hálózata növényekben.