NÖVÉNYÉLETTAN Az Agrármérnöki MSc szak tananyagfejlesztése TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0010
Sejtfal szintézis és megnyúlás Környezeti tényezők hatása a növények növekedésére és fejlődésére
Előadás áttekintése 1. Sejtfal szerkezete és bioszintézise 2. A sejtfal megnyúlás és lebomlás 3. A növényi növekedés és fejlődés szabályozó tényezői 4. A környezeti tényezők hatása a növények életciklusára
1. Sejtfal szerkezete és bioszintézise 1.1. A növényi test felépítése, szerkezete és funkciója a sejtfalak szerkezetétől függ 1.2. A növényi sejtfalak alakja és összetétele a sejttípustól és a fajtól függően jelentős változatosságot mutat 1.3. Az elsődleges sejtfal cellulóz mikrofibrillumok hálózata, amely hemicellulóz, pektin és strukturális fehérje mátrixba ágyazott 1.4. A fás szövetek másodlagos sejtfala több cellulózt, xilánt és lignint tartalmaz
A növényi sejtfalak változatos szerkezete: (A) elsődeges és (B)-(C) másodlagos sejtfalak Forrás: Taiz L., Zeiger E. (2010): Plant Physiology. p. 428.
Az elsődleges sejtfal fő alkotó elemeinek sematikus ábrázolása Forrás: Taiz L., Zeiger E. (2010): Plant Physiology. p. 428.
A cellulóz mikrofibrillumok szerkezeti modellje Forrás: Taiz L., Zeiger E. (2010): Plant Physiology. p. 431.
2. A sejtfal megnyúlás és lebomlás 2.1. A mikrofibrillumok irányultsága befolyásolja a sejtnövekedés irányát 2.2. A növényi hormonok és környezeti tényezők együttesen módosítják a sejtek megnyúlását 2.3. A savas környezet indukálta sejtfal megnyúlás az elsődleges sejtfalak jellemzője, amelyet az expanzin fehérje közvetít 2.4. A növényi sejtfalak fontos szerepet játszanak az ökoszisztémák szénáramlásában 2.5. Sejtfal lebomlás és a növény védekező mechanizmusa
Az újonnan képződő mikrofibrillumok irányultsága meghatározza a sejtmegnyúlás irányát Forrás: Taiz L., Zeiger E. (2010): Plant Physiology. p. 441.
A sejt turgor nyomásának (vízpotenciál) csökkenése stressz hatására Forrás: Taiz L., Zeiger E. (2010): Plant Physiology. p. 447.
A savas környezet indukálta sejtfal megnyúlás mérése extensométerrel Forrás: Taiz L., Zeiger E. (2010): Plant Physiology. p. 447.
A gombafertőzés által indukált oligoszacharid szintézis a növényi sejtfalban Forrás: Taiz L., Zeiger E. (2010): Plant Physiology. Web material, http://5e.plantphys.net
3. A növényi növekedés és fejlődés szabályozó tényezői 3.1. A növényi sejtek képesek érzékelni az őket széles körben ért külső és belső jeleket és válaszolnak azokra 3.2. A jelek két csoportba sorolhatók: a) külső, b) belső (intra- és extracelluláris) tényezők 3.3. A legfontosabb külső hatások a fény és a hőmérséklet 3.4. Az extracelluláris tényezők a növényi növekedés szabályozók (PGR), melyeket gyakran hormonoknak neveznek
A szignál transzdukció általános ábrázolása, néhány példával Forrás: Taiz L., Zeiger E. (2010): Plant Physiology. p. 404.
4. A környezeti tényezők hatása a növények életciklusára 4.1. A fény szolgáltatja a jelet a fotomorfogenezishez 4.2. A fitokrómok a vegetatív és generatív fejlődés számos aspektusában közvetítenek 4.3. A fitokrómok indukálta válaszreakciók jellemzői 4.4. A fitokróm reakciók a szükséges fény mennyisége alapján megkülönböztethetők 4.5. A nagyon alacsony intenzitású hatásokra adott válaszok nem fotoreverzibilisek 4.6. Az alacsony intenzitású hatásokra adott válaszok fotoreverzibilisek
Kukorica és mustár csíranövények növekedése fényen (A és C) és sötétben (B és D) Forrás: Taiz L., Zeiger E. (2010): Plant Physiology. p. 494.
Salátamagok csírázása: a fitokrómok által szabályozott fotoreverzibilis változások tipikus példája Forrás: Taiz L., Zeiger E. (2010): Plant Physiology. p. 495.
Az alacsony intenzitású akciós spektrum fotoreverzibilis serkentő és gátló hatása az Arabidopsis magvak csírázására Forrás: Taiz L., Zeiger E. (2010): Plant Physiology. p. 498.
4. A környezeti tényezők hatása a növények életciklusára 4.7. A fitokrómok indukálta korai gének termékei transzkripciós faktorok, amelyek más géneket aktiválnak 4.8. A legtöbb élőlény egy belső napi ritmust mutat, amelyet egy belső oszcillátor vagy óra működtet 4.9. A természetben a fitokrómok biztosítják a növények válasz reakcióját az árnyékolásra 4.10. A növények a fitokrómokon keresztül érzékelik a szomszédos növények közelségét
Ökológiailag fontos fény paraméterek Forrás: Taiz L., Zeiger E. (2010): Plant Physiology. p. 512.
A fitokrómok meghatározó szerepet játszanak a fényt kedvelő növények szárának megnyúlásában, amit nem tapasztalunk árnyékkedvelőkben Forrás: Taiz L., Zeiger E. (2010): Plant Physiology. p. 513.
(A) a Datura ferox csíranövények hajtásmegnyúlása nagyobb lesz a növénysűrűség növelésekor (B) egyöntetű növényzet növekedésekor idővel a szomszédok érzékelése serkenti a szár megnyúlását Forrás: Taiz L., Zeiger E. (2010): Plant Physiology. Web material, http://5e.plantphys.net
4. A környezeti tényezők hatása a növények életciklusára 4.11. A kék fény hatására létrejött válaszreakciók eltérnek a fitokróm válaszoktól 4.12. A kék fény serkenti a transzkripciót és transzlációt, amelyek hozzájárulnak a morfogenetikus válaszreakciókban fontos géntermékek képzéséhez 4.13. A növények fotoperiodikus válaszaik alapján csoportosíthatók 4.14. A virágfejlődés válasz lehet a nappal hosszúságának a változására (fotoperiodizmus), vagy az elhúzódó hideg hatására (vernalizáció)
A kék fény, mint jel számos válaszreakció kialakításában vesz részt, pl. a növény képes lesz a fény jelenlétének és irányának az érzékelésére Forrás: Taiz L., Zeiger E. (2010): Plant Physiology. p. 522.
A földrajzi hosszúság hatása a nappalok hosszára az északi féltekén egy naptári év során Forrás: Taiz L., Zeiger E. (2010): Plant Physiology. p. 733.
A virágzás fotoperiodikus szabályozása: hatás a rövidnappalos és hosszúnappalos növényekre Forrás: Taiz L., Zeiger E. (2010): Plant Physiology. p. 735.
A virágzás fitokrómok általi szabályozása: vörös (R) és sötétvörös (FR) fény Forrás: Taiz L., Zeiger E. (2010): Plant Physiology. p. 739.
Az alacsony hőmérséklet hosszan tartó hatása növeli a vernalizációs hatás stabilitását Forrás: Taiz L., Zeiger E. (2010): Plant Physiology. p. 742.
Előadás összefoglalása A növényi test felépítése, szerkezete és funkciója a sejtfalak szerkezetétől függ. A sejtfal kialakulása egy komplex szerkezetet eredményez, aminek alakja és összetétele a sejt differenciálódási irányától függően változik. A növényi sejtek képesek érzékelni az őket széles körben ért külső és belső jeleket és azokra válaszolnak. A legfontosabb külső hatások a fény és a hőmérséklet. A belső és külső környezeti hatások összessége döntő szerepet játszik a növények életciklusában.
Előadás ellenőrző kérdései Mely tulajdonságok járulnak hozzá a sejtfal erősségéhez és merevségéhez? Mennyiben korlátozza a sejtfal a sejtek növekedését? Mi az élettani jelentősége a különböző kritikus nappal hosszúságú élettani ökotípusoknak, másképpen a fotoperiodikus rasszoknak egy fajon belül?
KÖSZÖNÖM FIGYELMÜKET Következő előadás: Auxinok Előadás anyagát készítették: Prof. Ördög Vince Dr. Molnár Zoltán