DOKTORI (PhD) ÉRTEKEZÉS TÉZISEI

Hasonló dokumentumok
Szabadföldi kísérletek

A T sz. pályázat (Alacsony hımérsékleti stressztolerancia és antioxidáns aktivitás közti kapcsolat vizsgálata gabonaféléknél) zárójelentése

A KUKORICA STRESSZREZISZTENCIA KUTATÁSOK EREDMÉNYEIBŐL

Fotoszintézis. fotoszintetikus pigmentek Fényszakasz - gránum/sztrómalamella. Sötétszakasz - sztróma

Zárójelentés (T37195 sz. pályázat) Cím: Szalicilsav által szabályozott védekező mechanizmusok vizsgálata gabonafélékben.

Nagy Emese: Polimorfizmus és rokonsági körök vizsgálata kukoricában (Zea mays) Témavezetők: Cs. L. Marton G Gyulai

NÉHÁNY VÉDEKEZŐ MECHANIZMUS KUKORICA NÖVÉNYBEN SÓSTRESSZ SORÁN PROTECTIVE MECHANISMS IN MAIZE PLANTS DURING SALT STRESS

1. ANYAG ÉS MÓDSZER Homogén mikrohullámú tér kialakítása

Zárójelentés. Gabonafélék stresszadaptációját befolyásoló jelátviteli folyamatok tanulmányozása. (K75584 sz. OTKA pályázat)

Nyugat-magyarországi Egyetem. Doktori (Ph. D.) értekezés tézisei

Opponensi vélemény. címmel benyújtott akadémiai doktori értekezéséről

Kémiai technológia laboratóriumi gyakorlatok M É R É S I J E G Y Z Ő K Ö N Y V. című gyakorlathoz

FOTOSZINTETIKUSAN AKTÍV SUGÁRZÁS GLOBÁLSUGÁRZÁS

DOKTORI (PhD) ÉRTEKEZÉS KÓSA ESZTER IMOLA

23. Indikátorok disszociációs állandójának meghatározása spektrofotometriásan

Adatgyőjtés, mérési alapok, a környezetgazdálkodás fontosabb mőszerei

A búza (Triticum aestivum L.) glutamin szintetáz enzim viselkedése abiotikus stresszfolyamatok (a szárazság- és az alumíniumstressz) során

A kadmium okozta nehézfémstressz vizsgálata

AZ ALACSONY HŐMÉRSÉKLET HATÁSÁRA BEKÖVETKEZŐ REDOX ÉS GÉNEXPRESSZIÓS VÁLTOZÁSOK GABONAFÉLÉKBEN

73178 OTKA Az SMM hatása az abiotikus stressztoleranciára. Alacsony hőmérsékleti stressz

A szalicilsav szerepe gazdasági növények stressztőrı képességében

Adatgyőjtés, mérési alapok, a környezetgazdálkodás fontosabb mőszerei

A mangán toxicitás mérséklése baktérium tartalmú trágyákkal Reduction of Mn-toxicity effect with the use of bacteria containing fertilizer

Növényélettani Gyakorlatok A légzés vizsgálata

Az antioxidánsok és a poli(adp-ribóz) polimeráz szerepe a gabonafélék abiotikus stresszek által indukált öregedésében. Részletes jelentés

Levélfelület-index és albedó változása légköri kadmium szennyezés hatására kukorica növényen 2010 és 2011 között

DOKTORI (PhD) ÉRTEKEZÉS TÉZISEI ZSÉDELY ESZTER

A kálium-permanganát és az oxálsav közötti reakció vizsgálata 9a. mérés B4.9

Ph.D értekezés tézisei A SZALICILSAV-FÜGGŐ VÉDEKEZÉSI MECHANIZMUSOK ÉS A STRESSZTOLERANCIA KAPCSOLATÁNAK VIZSGÁLATA BÚZÁBAN

Nano cink-oxid toxicitása stimulált UV sugárzás alatt és az N-acetilcisztein toxicitás csökkentő hatása a Panagrellus redivivus fonálféreg fajra

Egy mangánbánya iszapjának növényfiziológiai vizsgálata

NATRII AUROTHIOMALAS. Nátrium-aurotiomalát

GOP

Növekvı arzén adagokkal kezelt öntözıvíz hatása a paradicsom és a saláta növényi részenkénti arzén tartalmára és eloszlására

Zárójelentés OTKA K

LIV. Georgikon Napok Keszthely, Hízott libamáj zöldülésének vizsgálata

Termesztett növények abiotikus stresszfolyamatai és egyes védekezı mechanizmusai, különös tekintettel az antioxidáns rendszerekre

Doktori (PhD) értekezés

CAD-CAM-CAE Példatár

Adatgyőjtés, mérési alapok, a környezetgazdálkodás fontosabb mőszerei

XXXVI. KÉMIAI ELŐADÓI NAPOK

PANNON EGYETEM GEORGIKON KAR

Abszorpciós spektroszkópia

Kutatói pályára felkészítı akadémiai ismeretek modul

7.1. A kutatásunk célja. - A nemesítők részére visszajelzést adni arról, hogy az új hibridek a herbicidek fitotoxikus hatását mennyiben viselik el.

2. Biotranszformáció. 3. Kiválasztás A koncentráció csökkenése, az. A biotranszformáció fıbb mechanizmusai. anyagmennyiség kiválasztása nélkül

Ecetsav koncentrációjának meghatározása titrálással

1. Hideg vagy meleg fehér LED izzó?

Eötvös Loránd Tudományegyetem Természettudományi Kar Biológia Doktori Iskola, Kísérletes Növénybiológia Doktori Program

9 gyak. Acél mangán tartalmának meghatározása UV-látható spektrofotometriás módszerrel

Modern Fizika Labor. 11. Spektroszkópia. Fizika BSc. A mérés dátuma: dec. 16. A mérés száma és címe: Értékelés: A beadás dátuma: dec. 21.

AZ MTA TALAJTANI ÉS AGROKÉMIAI KUTATÓINTÉZET RÖVID BESZÁMOLÓJA A MOKKA TÉMA KERETÉBEN VÉGZETT MUNKÁKRÓL FITOREMEDIÁCIÓ

T-2 TOXIN ÉS DEOXINIVALENOL EGYÜTTES HATÁSA A LIPIDPEROXIDÁCIÓRA ÉS A GLUTATION-REDOX RENDSZERRE, VALAMINT ANNAK SZABÁLYOZÁSÁRA BROJLERCSIRKÉBEN

A Planck-eloszlásokról és a fényforrások ekvivalens színhőmérséklet -eiről Erbeszkorn Lajos

SZAPORODÁSBIOLÓGIAI KUTATÁSOK A NÖVÉNYNEMESÍTÉS SZOLGÁLATÁBAN

A fény tulajdonságai

Tápvízvezeték rendszer

CLOXACILLINUM NATRICUM. Kloxacillin-nátrium

Makroelem-eloszlás vizsgálata vizes élőhely ökotópjaiban

SZERVES- ÉS MŰTRÁGYA HATÁSÁNAK ÖSSZEHASONLÍTÓ VIZSGÁLATA A KUKORICA PRODUKCIÓJÁRA TARTAMKÍSÉRLETBEN

Mikroszkóp vizsgálata Folyadék törésmutatójának mérése

Víztechnológiai mérőgyakorlat 2. Klórferőtlenítés törésponti görbe felvétele. Jegyzőkönyv

SZENT ISTVÁN EGYETEM

SAVANYÚ HOMOKTALAJ JAVÍTÁSA HULLADÉKBÓL PIROLÍZISSEL ELŐÁLLÍTOTT BIOSZÉNNEL

Fotoszintézis. 2. A kloroplasztisz felépítése 1. A fotoszintézis lényege és jelentısége

RIBOFLAVINUM. Riboflavin

Zárójelentés. In vitro szelekció és DH 0 növények előállítása

TÁPANYAGGAZDÁLKODÁS. Az Agrármérnöki MSc szak tananyagfejlesztése TÁMOP /1/A

Agrometeorológiai mérések Debrecenben, az alapéghajlati mérıhálózat kismacsi mérıállomása

LABORATÓRIUMI PIROLÍZIS ÉS A PIROLÍZIS-TERMÉKEK NÉHÁNY JELLEMZŐJÉNEK VIZSGÁLATA

A tisztítandó szennyvíz jellemző paraméterei

A diffúz reflektancia spektroszkópia (DRS) módszerének alkalmazhatósága talajok ásványos fázisának rutinvizsgálatában

Modern Fizika Labor. A mérés száma és címe: A mérés dátuma: Értékelés: Infravörös spektroszkópia. A beadás dátuma: A mérést végezte:

DOKTORI (PhD) ÉRTEKEZÉS TÉZISEI NYUGAT-MAGYARORSZÁGI EGYETEM MEZŐGAZDASÁG- ÉS ÉLELMISZERTUDOMÁNYI KAR MOSONMAGYARÓVÁR TAKARMÁNYOZÁSTANI TANSZÉK

Matematikai alapok és valószínőségszámítás. Középértékek és szóródási mutatók

Vízben oldott antibiotikumok (fluorokinolonok) sugárzással indukált lebontása

A MAGNÉZIUM - ADAGOLÁS HATÁSA A TYÚKOK TERMELÉSI TULAJDONSÁGAIRA

Adatgyőjtés, mérési alapok, a környezetgazdálkodás fontosabb mőszerei

Egy szuperoxid (paraquat) toleráns, nagy antioxidáns kapacitású dohány fokozott fogékonysága szisztemikus vírusfertızéssel szemben


Jana Tibor impakt faktorokat tartalmazó közlemény listája

Készült: Módosítva: július

DEBRECENI EGYETEM AGRÁR- ÉS MŐSZAKI TUDOMÁNYOK CENTRUMA AGRÁRGAZDASÁGI ÉS VIDÉKFEJLESZTÉSI KAR VÁLLALATGAZDASÁGTANI ÉS MARKETING TANSZÉK

Stressz-élettani vizsgálatok aldo-keto reduktáz génekkel transzformált transzgenikus árpa vonalakon

I. Szennyvizekben, szennyezett talajokban a biológiai oxigénigény mérése

Pannon löszgyep ökológiai viselkedése jövőbeli klimatikus viszonyok mellett

SZÉRUM KOLESZTERIN ÉS TRIGLICERID MEGHATÁROZÁS

ISMÉTLŐDŐ STRESSZ HATÁSAINAK VIZSGÁLATA ZEBRADÁNIÓN (DANIO RERIO)

GYÖKÉRITATÓ alkalmazása szőlő növénynél. Pécs, 2016.

Szennyvíziszap komposzt energiafűzre (Salix viminalis L.) gyakorolt hatásának vizsgálata

& A gyártásközi ellenrzés szerepe a szigorodó minségi követelményekben

Mérési jegyzőkönyv. 1. mérés: Abszorpciós spektrum meghatározása. Semmelweis Egyetem, Elméleti Orvostudományi Központ Biofizika laboratórium

I. Jakucs László Nemzetközi Középiskolai Földrajzverseny Feladatlap

NÖVÉNYÉLETTAN. Az Agrármérnöki MSc szak tananyagfejlesztése TÁMOP /1/A

Radon-koncentráció relatív meghatározása Készítette: Papp Ildikó

1. feladat Összesen: 7 pont. 2. feladat Összesen: 16 pont

Tartalomjegyzék. Emlékeztetõ. Emlékeztetõ. Spektroszkópia. Fényelnyelés híg oldatokban A fény; Abszorpciós spektroszkópia

Trypsinum Ph.Hg.VIII. Ph.Eur TRYPSINUM. Tripszin

PhD értekezés. Prosztaglandin kezelés hatása a sárgatestre, a plazma progeszteron koncentrációjára és a legnagyobb tüszıre

Az egyensúly. Általános Kémia: Az egyensúly Slide 1 of 27

Átírás:

DOKTORI (PhD) ÉRTEKEZÉS TÉZISEI PANNON EGYETEM GEORGIKON KAR Növénytudományi és Biotechnológiai Tanszék Állat- és Agrárkörnyezet-tudományi Doktori Iskola Iskolavezetı: Dr. habil. Anda Angéla MTA doktora Témavezetı: Dr. habil. Szabó István biológia tudomány kandidátusa Társtémavezetı: Dr. habil. Páldi Emil MTA doktora ABIOTIKUS STRESSZOROK ÉS STRESSZTOLERANCIÁT BEFOLYÁSOLÓ TÉNYEZİK HATÁSAINAK VIZSGÁLATA KUKORICÁBAN (ZEA MAYS L.) Készítette: Kósa Eszter Imola Keszthely 2009

Bevezetés A változó környezethez való szüntelen alkalmazkodás, a stressz, az élet természetes velejárója. A növények - az állatokkal és az emberrel ellentétben - helyhez kötöttségüknél fogva nem tudnak a kedvezıtlen környezeti feltétételek elıl kitérni, így akár idıjárásból (alacsony, magas hımérséklet, szárazság, áradás stb.), akár emberi tevékenységbıl (UV-B sugárzás erısödése, nehézfémek, savas esı stb.) adódó kedvezıtlen környezeti tényezık hatására az anyagcsere szintjén stressz-indukált válaszokkal felelnek. E válaszok gyorsasága és eredményessége a növényfajta, adott esetben a faj életképességét is meghatározza. Az idıjárás szélsıségessé válása hazánk mezıgazdaságát is egyre inkább érinti, így a növénynemesítı szakemberek egyik sürgetıvé vált feladata olyan genotípusok elıállítása, amelyek a környezet változásait a lehetı legkisebb mértékő károsodás mellett tolerálják. Ahhoz, hogy ilyen növényeket elı lehessen állítani, elıször a növények egyes védekezı és szabályozási folyamatait kell megismerni. A különbözı növényfajok között az alacsony hımérséklettel és az UV-B sugárzással szembeni érzékenységet tekintve is igen nagy különbségek vannak, hiszen az evolúció során szelekciójuk a termıhely ökológiai adottságainak megfelelıen történt. Különösen a trópusi és szubtrópusi eredető gazdasági növények (pl. kukorica, paradicsom, paprika) már 12ºC alatt jelentıs károsodást szenvedhetnek. Hazánkban és a világ számos más országában az egyik legfontosabb élelmiszer- és takarmánynövény, a kukorica esetében a hideg károsító hatásával elsısorban a növény fejlıdésének kezdeti szakaszában kell számolni. E növényfaj a fokozott UV-B sugárzással szemben is érzékenységet mutat elsısorban a virágzat kifejlıdésének idején. Mind elméleti, mind gyakorlati szempontból nagy jelentısége van azon anyagok vizsgálatának, amelyek a gazdasági növények stressz érzékenységét csökkenteni képesek. Korábbi vizsgálatok eredményei azt mutatták, hogy egy biológiailag aktív aminosavszármazék, az S-metilmetionin (SMM) - exogén módon bejuttatva - kedvezıen befolyásolja a növények hidegtőrı képességét és hatása számos vonatkozásban hasonlít a poliaminok hatásához Ugyanilyen fontos kérdés annak megválaszolása, hogy a kukorica reproduktív fejlıdési fázisában fellépı UV-B érzékenység csökkentésében mely anyagcsere folyamatok játszanak meghatározó szerepet, és milyen mértékben. 2

Kutatási célok A szubtrópusi eredető kukorica, mely hazánk legfontosabb takarmánynövénye, eltérı fejlıdési stádiumban különbözı mértékben van kitéve az egyes környezeti stresszfaktoroknak. Kutatásunk célja két abiotikus stressz-tényezıre, az alacsony hımérsékletre, és az UV-B sugárzásra - az anyagcsere különbözı szintjein - adott válaszok és a védekezı mechanizmusok jobb megismerése volt. Munkánk célkitőzéséhez a következı kérdéseket fogalmaztuk meg: 1. Milyen mértékben tudja növelni a fiatal kukoricanövény hidegtőrését a kénanyagcsere biológiailag aktív komponense, az S-metilmetionin? Vizsgálatok a fotoszintézis és az antioxidáns enzimek aktivitása szintjén az MTA Mezıgazdasági Kutatóintézet fitotronjában lévı hımérséklet gradiens növénynevelı kamrában. 2. Milyen összefüggés mutatható ki a beltenyésztett kukoricavonalak antociántartalma és a magasabb UV-B sugárzási szint között? Szabadföldi kísérletek Martonvásáron, és a chilei Buin-i kísérleti telepen. 3. Van-e olyan élettani/biokémiai paraméter, melynek segítségével a kukorica hibridek elıállításához felhasznált beltenyésztett vonalakat UV-B érzékenységre lehetne szelektálni? Módszertani kísérletek az anyagcsere különbözı szintjein az MTA Mezıgazdasági Kutatóintézet fitotronjában lévı UV-B növénynevelı kamrában. Kísérleti anyagok és módszerek SMM-kezelés A növények nevelése és kezelése Martonvásáron, az MTA Mezıgazdasági Kutatóintézet fitotronjában történt. Az SMM-kezelt kukorica (Zea mays L., Norma hibrid) hidegtőrésének vizsgálatához a magokat 5 percig 5%-os nátrium-hipoklorit oldatban fertıtlenítettük, majd a desztillált vízzel lemosott magvakat nedves szőrıpapír között csíráztató szekrényben (típus: G 30, Conviron, Canada) csíráztattuk 72 órán keresztül, 26 Con, sötétben. A 72 órás csíranövényeket rozsdamentes hálóra rakva (5-7 csíranövény/edény) gyökerüket Hoagland tápoldatba merítettük. 3

A növényeket 21 napig (a 3. levél teljes kifejlıdéséig) PGV-36 típusú növénynevelı kamrában (Conviron, Controlled Environments Ltd, Winnipeg, Canada) neveltük (16 óra fény és 8 óra sötét; 22 C fényben és 20 C sötétben; fényerısség a levelek szintjén 340 µmol /m 2 s PPFD, 70%-os relatív páratartalom). A tápoldatot kétnaponként cseréltük. Az SMM kezelésre a 22. napon került sor, a tápoldat 0,01 % SMM-t is tartalmazott. A kontroll növények tápoldata SMM-t nem tartalmazott. Az SMM-os tápoldatot 1 nap után nevelési tápoldatra cseréltük és a növényeket gradiens növénynevelı kamrába helyeztük el alacsony hımérsékleti kezelés céljából (TISCHNER és VEISZ, 1996). A hımérsékletet kivéve a nevelési paraméterek az elıbbiekben leírtakkal megegyeztek. Az elsı kísérletben az alacsony hımérsékleti kezelés 5 C-on történt, a másikban a hımérsékleti gradiens 6, 8, 10, 12 és 14 C között volt. A mintákat az elsı kísérletben 1, 4 és 6 napos hidegkezelés után a teljesen kifejlett 3. levélbıl vettük, míg a hımérsékleti gradiens kísérletben 4 nap után. Szabadföldi UV-B kísérletek Ugyanazon 10 martonvásári beltenyésztett kukoricavonalat (5 korai: L2-E, L3-E, L4- E, L9-E, L10-E, valamint 5 közép- és késıi tenyészidejő: L1-L, L5-L, L6-L, L7-L, L8-L) négyismétléses kísérletbe állítottuk be Martonvásáron és Buin-ban (Chile) lévı tenyészkertünkben 2000-2004. években. Az év egymásnak megfelelı hónapjainak (Martonvásár: május, június, július; Buin: november, december, január) utolsó dekádjaiban (a tenyészanyagok virágzását követıen) történt a mintavételezés. Ismétlésenként mintáztunk, a címer alatti 3-4. levélbıl. A chilei minták hazaszállítása szárazjégben, 24 órán belül megtörtént, majd feldolgozásig -80 C-on tároltuk. UV-B kamrakísérletek A növények nevelése és kezelése Martonvásáron, az MTA Mezıgazdasági Kutatóintézet fitotronjában történt. A kísérletekhez 2 beltenyésztett kukoricavonalat használtunk (Zea mays L., CM7 és HMv651). A CM7 korai-, a HMv651 közép tenyészidejő. A nevelıközeg erdei talaj, Vegasca és homok 3:1:1 arányú keverékét tartalmazta. A növényeket a magok elültetésétıl számított 21 napig (a 3. levél teljes kifejlıdéséig) G-48 típusú növénynevelı kamrában (Conviron, Controlled Environments Ltd, Winnipeg, Canada) neveltük a következı paraméterek szerint: 16 óra megvilágítás, 8 óra sötét, fényerısség a 4

levelek szintjén 300 µmol /m 2 s PPFD, 22 C-os levegı hımérséklet fényben, 18 C sötétben, 70%-os relatív páratartalom, a kontroll növények UV-B dózisa a levelek szintjén 38 µwatt/cm 2, a kezelteké 430 µwatt/cm 2. A növények megvilágítása 4,3 m 2 -es területen történt, melynek egyik felére a kontroll, másik felére a kezelendı növényeket helyeztük. Az UV-B sugárzást 175 cm hosszú, Philips gyártmányú, 100 W-os, TL 100W/01 típusú Narrowband Ultraviolet-B csövek biztosították, melyek sugárzási hullámhossz-maximuma 311 nm volt. A mérések és a mintavétel a növénynevelés és - kezelés utolsó hetében történtek. A fluoreszcencia-indukció mérése A fluoreszcencia indukciós kísérleteket impulzus amplitúdó moduláció elvén mőködı PAM-2000 típusú klorofill fluoriméterrel (Heinz Walz GmbH, Germany) végeztük. A kifejlett leveleket 20 perc sötétadaptáció után kis intenzitású (kb. 1 µmol /m 2 s, kb. 10 mw /m 2 ), szaggatott, 1,6 khz frekvenciájú vörös fénnyel világítottuk meg. A kibocsátott fluoreszcenciát fotodióda detektálta. Mind a fluoreszcens, mind a gerjesztı fényt száloptikán keresztül vezettük. A készülék a jelet ugyancsak szaggatottan (1,6 khz), a mérıfénnyel szinkronban, szelektíven erısítette (amplitúdó moduláció). Az amplitúdó moduláció tette lehetıvé, hogy olyan kis intenzitású modulált mérıfényt alkalmazhattunk, ami nem okozott észlelhetı fluoreszcencia átmeneteket. Így jutottunk az F o, azaz a kiindulási fluoreszcenciahozamhoz. A maximális (F m ) fluoreszcencia értéket 0,7 s idıtartamú, a PSII elektrontranszportot telítı (kb. 3500 µmol /m 2 s, minden PSII reakciócentrum zárt állapotban), fehér fényfelvillanás hatására kaptuk meg (fényforrás: Schott, KL 1500 electronic). Az F m meghatározása után a kioltás analízishez folyamatos, közepes intenzitású aktinikus fényt (kb. 150 µmol /m 2 s) használtunk (F t ). Az indukciós görbe felvétele alatt telítési intenzitású fényfelvillanásokat adtunk, hogy meghatározhassuk a fényadaptált minta maximális fluoreszcencia (F m ), illetve az aktinikus fény kikapcsolása után 3 s idıtartamú, hosszú hullámhosszú vörös fényt (λ=735 nm) bekapcsolva a minimális fluoreszcencia értékét (F o ). A paramétereket a következı egyenletek alapján számoltuk, melynek során a VAN KOOTEN és SNEL (1990) által leírt nomenklatúrát követtük: A PSII maximális kvantumhatékonysága: (F v /F m )=(F m -F o )/F m A PSII aktuális kvantumhatékonysága: ( F/F m )=(F m -F t )/F m 5

Relatív klorofilltartalom mérése A klorofilltartalom mennyiségét a Minolta SPAD-502-es típusú automata berendezésével mértük. A mérés lényege, hogy a levélben lévı klorofill a különbözı hullámhosszúságú fényt különbözı mértékben nyeli el. A klorofill fényelnyelésének mértéke szoros összefüggésben van a levél klorofilltartalmával. A klorofill molekulák fényelnyelési maximuma a kék és a vörös hullámhossz tartományban található. Alacsony a fényabszorpció a zöld- és sárga-, közel nulla az infravörös tartományban. Ebbıl adódóan érdemes az infravörös tartományt viszonyítási értéknek választani, és a kék vagy a vörös tartományt használni a méréshez. A SPAD-502 készülék vörös fény mellett mér, mivel ennek elnyelését nem befolyásolja a levél karotintartalma. A klorofilltartalom számítás alapját a levélen áthaladt infravörös és vörös fény erısségének aránya képezi. Ez az arány annál nagyobb, minél több vörös fény nyelıdik el a növény levelében, ami szoros összefüggést mutat a klorofilltartalommal (MARKWELL, 1995; HAWKINS és mtsai., 2009). A SPAD értéktartománya 0-100 között van (Minolta Camera Co. Ltd. 1989). Gázcsere vizsgálatok A fotoszintetikus aktivitás mérése a növények legfiatalabb, teljesen kifejlett levelein, nyitott rendszerő LI-6400 típusú infravörös gázanalizátorral (LI-COR, Lincoln, Nebrasca, USA) történt. Megvilágító fényforrásként a mérıfejhez csatlakoztatható 6400-02 LED lámpát, hımérsékletszabályozásra beépített Peltier elemet használtunk. A mért víz- és széndioxidmennyiség változásának értékei segítségével von CAEMMERER és FARQUHAR (1981) módszere szerint határoztuk meg a nettó fotoszintetikus aktivitást (A) és az intercelluláris széndioxid-koncentrációt (Ci). Antioxidáns enzimek kivonása és aktivitás mérése Az izolálás során 0,5 g növényi anyagot (középsı levélér nélküli levelet) kvarchomokkal dörzsöltünk el 2,5 ml jéghideg 3mM MgCl 2 -ot és 1 mm EDTA-t tartalmazó 0,5 mm TRIS-HCl puffer (ph 7,4) hozzáadásával, mélyhőtött dörzsmozsárban. A homogenizátumot lecentrifugáltuk (4 C, 20 perc, 15000 g), a felülúszót Eppendorf csövekbe osztottuk szét. A minták összfehérje koncentrációját BRADFORD (1976) módszerén alapuló 6

Bio-Rad reagenssel határoztuk meg, spektrofotométerben 595 nm-en mérve a reakcióelegy abszorbanciáját. Az enzimaktivitás vizsgálatok során a glutation-reduktáz (GR) aktivitását a friss, míg a többi esetben a -20 C-on tárolt fagyasztott felülúszóból mértük. Az enzimaktivitásokat fotometriásan határoztuk meg (UV-VIS 160A, Shimadzu, Japan). Mérésig a mintákat jégen tartottuk, a méréseket szobahımérsékleten végeztük. Az enzimaktivitásokat 1 g enzimfehérje által 1 perc alatt okozott abszorbancia változásban ( A min -1 g -1 fehérje) adtuk meg. Kataláz A CAT (EC 1.11.1.6) aktivitását 240 nm-en mértük, a hidrogén-peroxid fogyását követve nyomon. A reakcióelegy össztérfogata 3 ml volt, és 0,5 mm TRIS pufferben (ph 7,4) 10mM H 2 O 2 -t és 50 µl növényi mintát tartalmazott (ÁDÁM és mtsai., 1995). A reakciót H 2 O 2 hozzáadásával indítottuk el. Gvajakol-peroxidáz A POD (EC 1.11.1.7) aktivitását ÁDÁM és mtsai. (1995) módszere szerint határoztuk meg. A gvajakol oxidációja nyomán bekövetkezı abszorbancia-növekedést 470 nm-en mértük. A reakcióelegy 3 ml-éhez 50µl növényi mintát adtunk. A reakcióelegy 0,1 mm acetát (ph 5,5) pufferben 10 mm H 2 O 2 -ot, és 1 mm gvajakolt tartalmazott. A reakciót H 2 O 2 hozzáadásával indítottuk el. Aszkorbát-peroxidáz Az APX (EC 1.11.1.11) aktivitását 25 mm aszkorbinsavat és 0,5 mm H 2 O 2 - tartalmazó TRIS pufferben (0,2 mm ph 7,8) mértük. A reakcióelegy össztérfogata 2,25 ml volt, melyhez 50 µl növényi mintát adtunk, a reakciót H 2 O 2 hozzáadásával indítottuk. Az aszkorbinsav fogyását 290 nm-en követtük nyomon (NAKANO és ASADA, 1987). Glutation-reduktáz A GR (EC 1.6.4.2) aktivitásának meghatározásakor SMITH és mtsai (1988) módszere szerint a 5,5 -ditio-bis-(2-nitro-benzoesav) (DTNB) redukcióját mértük 412 nm-en, melyet az enzimmőködés során keletkezett GSH okozott. A reakcióelegy összetétele: 0,1 M foszfát puffer (ph 7,5), 1 mm EDTA, 0,75 mm DTNB, 0,1 mm NADPH, 1 mm GSSG. A reakcióelegy 1 ml össztérfogata 50 µl növényi mintát tartalmazott. 7

Glutation-S-transzferáz A GST (EC 2.5.1.18) enzim aktivitásának meghatározásához 72,7 mm Na-foszfát puffer (ph 6,5), 3,6 mm redukált glutation (GSH), 1 mm 1-kloro-2,4-dinitrobenzén (CDNB) és enzimkivonat (2,75 ml reakcióelegyben 100 µl növényi minta) elegyének abszorbancia növekedését követtük nyomon 340 nm-en (MANNERVIK és GUTHENBERG, 1981). Antociántartalom meghatározása A középsı levélér eltávolítása után 250 mg levelet 2x1 ml 1 N HCl-metanol oldatban kvarchomokkal dörzsmozsárban eldörzsöltünk, majd a növényi kivonatot 4 C-on centrifugáltuk (20 perc, 12000g). Az antociántartalom meghatározása spektrofotometriásan történt UV-VIS spektrofotométerben (Shimadzu 160-A, Japán). A készüléket az izoláló oldattal nulláztuk. Az antociánokat tartalmazó felülúszó 530 nm-en leolvasott abszorbanciáját a 479 nm-en mért nem-specifikus abszorbancia értékkel korrigáltuk. Az ábrákon az 1g friss tömegre vonatkozó abszorbancia különbségeket (A 530 -A 479 /g friss tömeg) adtuk meg (LANGE és mtsai., 1970). Hajtáshossz mérése Az UV-B kamrakísérleteknél lemértük az egyes növények hosszát a talajfelszín és a felszíntıl legtávolabb lévı levélcsúcs közötti távolság cm-ben történı kifejezésével. Szabadföldi kísérletek UV-B sugárzási adatai és statisztikai értékelésük Az UV-B sugárzási adatokat Chile és Magyarország Meteorológiai Szolgálata bocsátotta rendelkezésünkre. A statisztikai értékeléshez (két- és háromtényezıs varianciaanalízis) az AGROBASE 99 ANOVA programját használtuk. 8

Statisztikai analízis Az eredmények 30 ismétlés átlagai a klorofill tartalom-mérés, 15 ismétlés átlagai a klorofill fluoreszcencia indukciós és a növénymagasság mérések, 5 mérés átlagai a gázcsere, 5 mérés átlagai az enzimaktivitás és 4 mérés átlagai az antociántartalom meghatározás esetében. A szignifikancia vizsgálathoz a Student-féle kétmintás t-próbát használtuk. Az eredmények feldolgozása Microsoft Excel programmal történt. Eredmények Kukorica hibriddel és beltenyésztett vonalakkal végzett, alacsony hımérsékleti és UV-B stresszel összefüggı kísérleteink originális eredményei az alábbiakban foglalhatók össze: 1. Megállapítottuk, hogy az ún. chilling (14-6 C) és a kukorica számára már letális (5 C) hımérsékleteken a kénanyagcsere meghatározó vegyülete, az S-metilmetionin (SMM) megnöveli a fiatal kukoricanövények alacsony hımérséklettel szembeni ellenálló képességét. 2. Az SMM megvédi az alacsony hımérséklettel szemben igen érzékeny PSII rendszert, sıt hatékonyságát javítja az által, hogy az F v /F m klorofill-a fluoreszcencia hányadost növeli. 3. A chilling hımérsékleti tartományban az SMM a kevésbé károsodott struktúrák miatt megakadályozza a klorofilltartalom csökkenését. 4. Megállapítottuk, hogy az SMM hatással van az oxidatív stresszt okozó reaktív oxigénformák káros következményeit mérséklı antioxidáns rendszer általunk vizsgált enzimatikus tagjaira (glutation-reduktáz, glutation-s-transzferáz, aszkorbát-peroxidáz, gvajakol-peroxidáz, kataláz) is, mivel azok aktivitását a chilling és a legalacsonyabb - letálisnak mondható - hımérsékleten (5 C) is, eltérı mértékben ugyan, de növeli. Az antioxidáns enzimek közül a kulcs szerepet az aszkorbát-peroxidáz képviseli, amely a gradiens valamennyi hımérsékletén aktivitás-emelkedést mutatott. 9

5. Öt éves szabadföldi kísérletekben eltérı származású és tenyészidejő beltenyésztett kukoricavonalakban bizonyítottuk, hogy a második generáció felnevelésének helyet adó Buin-i kísérleti telepen (Chile) tapasztalható kb. 30%-kal magasabb UV-B sugárzás szignifikánsan, átlagban 18%-kal megemelte a kukoricalevelek antociántartalmát a Magyarországon nevelkedett ugyanezen genotípusokéhoz képest. 6. Az UV-B kamrában végzett módszertani kísérletek részben igazolták, hogy az ultraibolya sugárzás eltérı mértékben hat a genetikailag eltérı genotípusok anyagcseréjére (fotoszintézis, növekedés, antioxidáns enzimek). 7. Az UV-B sugárzás a gvajakol-peroxidáz (POD), és glutation-s-transzferáz (GST) enzimek aktivitását szignifikánsan csökkentette. Az aszkorbát-peroxidáz (APX) volt az egyetlen enzim, amelynél szignifikáns aktivitás-növekedést tudtunk kimutatni a kezelt növényekben a kontrollhoz képest, de csak a CM7-es vonal esetében. A POD és a GST aktivitásának mérésén keresztül lehetıség mutatkozik a kukorica hibridek elıállításánál számba jövı nemesítési alapanyagok (beltenyésztett kukoricavonalak) UV-B érzékenységének meghatározására, így a magasabb UV-B sugárzás miatt bekövetkezı virágzási anomáliák elırejelzésére. 8. A fluoreszcencia leképzés módszerével kapott kísérleti adatok, és felvételek azt igazolják, hogy ez a laboratóriumi mérési eljárás alkalmas az abiotikus stresszhatások mértékének megjelenítésére kukoricában. 10

AZ ÉRTEKEZÉS TÉMAKÖRÉBEN MEGJELENT PUBLIKÁCIÓK Lektorált cikk: Janda, T. - Kósa, E. - Pintér, J. - Szalai, G. - Marton, L.Cs. - Páldi, E. (2005): Antioxidant activity and chilling tolerance of young maize inbred lines and their hybrids. Cereal Res. Commun., 33: 541-548. Pintér J. - Horváth E. - Pál M. - Kósa E. - Marton L. Cs. - Hegyi Zs. - Hadi G. - Szundy T. - Tóth Z. - Páldi E. (2005): Kukorica- (Zea mays L.) levelek antocián-tartalmának változása nagyobb UV-B sugárzás hatására. Növénytermelés, 54 (4): 265-276. Pintér, J. - Kósa, E. - Hadi, G. - Hegyi, Z. - Spitkó, T. - Tóth, Z. - Szigeti, Z. Páldi, E. - Marton, L. C. (2007): Effect of increased UV-B radiation on the anthocyanin content of maize (Zea mays L.) leaves. Acta Agronomica Hungarica, 55 (1), pp. 7-17. Szegı, D. - Kósa, E. - Horváth, E. (2007): Role of S-methylmethionine in the plant metabolism. Acta Agronomica Hungarica, 55 (4), pp. 491-508. Kósa, E. - Szegı, D. - Horváth, E. (2009): Relationship between S-methylmethionine treatment and the activities of antioxidant enzymes in maize (Zea mays L.) leaves at chilling temperatures. Acta Agronomica Hungarica, 57 (4), pp. 461-469. Kósa, E., Szegı, D., Páldi, E., Lásztity, D., Szigeti, Z., Rácz, I.:Effect of S-methylmethionine on the photosynthesis in maize (Zea mays L.) at different chilling temperatures. Central European Journal of Biology (benyújtva 2010. januárjában) 11

Egyéb publikáció: Janda, T. - Kósa, E. - Szalai, G. - Páldi, E. (2005): Investigation of antioxidant activity in maize during low temperature stress. Acta Biol. Szegediensis, 49 (1-2): 53-54. Proceedings of the 8 th Hungarian Congress on Plant Physiology and the 6 th Hungarian Conference on Photosynthesis, 2005. Kósa, E. - Horváth, E. - Szalai, G. - Janda, T. - Páldi, E. (2006): Role of S-methylmethionine in the induction of chilling tolerance in maize. XX th International Conference of the EUCARPIA Maize and Sorghum Section, Budapest, Abstracts of Conference Papers, Posters and Demonstrations, p. 94. Pintér, J. - Kósa, E. - Horváth, E. - Hadi, G. - Hegyi, Zs. - Spitkó, T. - Janda, T. - Tóth, Z. - Szigeti, Z - Páldi, E. - Marton, L. Cs. (2006): Effect of enhanced UV-B radiation on the anthocyanin content of maize (Zea mays L.) leaves. XX th International Conference of the EUCARPIA Maize and Sorghum Section, Budapest, Abstracts of Conference Papers, Posters and Demonstrations, p. 41. 12