full text - Anna Janeczko
Transkrypt
full text - Anna Janeczko
POLSKA AKADEMIA NAUK DZIAŁALNO NAUKOWA wybrane zagadnienia zeszyt 17, czerwiec 2004 Warszawa NAUKI ROLNICZE, LESNE I WETERYNARYJNE Anna Janeczko, Andrzej Skoczowski Hormony płciowe człowieka jako stymulatory kwitnienia ro lin Procesami rozwoju i rozrodu ssaków kieruj zwi zki steroidowe okre lane mianem hormonów płciowych. Nale do nich estrogeny, androgeny i progesteron. Obecno niektórych z nich w ro linach postulowano ju w pocz tkach XX wieku, lecz dopiero zastosowanie ultraczułych metod radioimmunologicznych pozwoliło w ko cu lat 80-tych na stwierdzenie ladowych ilo ci tych zwi zków w kilkudziesi ciu procentach ro lin. Niektóre z nich – np. progesteron - stanowi u ro lin substancje po rednie w szlakach biosyntezy innych zwi zków, ale tak naprawd ich rola nie jest dokładnie poznana. Natomiast je li podane zostan egzogennie wykazuj wysok aktywno fizjologiczn , co pozwala zakwalifikowa te, charakterystyczne dla ssaków, steroidy do grupy ro linnych regulatorów wzrostu i rozwoju. W przeprowadzonym cyklu do wiadcze badano mo liwo czynników fizycznych, zast pienia koniecznych do indukcji kwitnienia u niektórych ro lin (temperatura, długo dnia), podaniem ludzkich hormonów płciowych. Wybrano e skie hormony: progesteron i 17β-estradiol oraz prekursor m skiego hormonu testosteronu – androsten-3,17-dion. Stymulacj kwitnienia szałwi, cykorii i astrów pod wpływem oprysków ro lin roztworami estrogenów opisano w latach 70-tych (m.in. badania prof. J. Kopcewicza). Zastosowanie w naszych badaniach techniki kultur in vitro pozwala jednak na nowe podej cie do tych zagadnie . Uzyskano bowiem mo liwo precyzyjnego dozowania badanych substancji oraz zwi kszono efektywno ich działania poprzez stały kontakt z systemem korzeniowym ro lin. Obiektem badawczym były ro liny Arabidopsis thaliana rosn ce w kulturze in vitro oraz pszenica ozima odmiany Grana prowadzona w warunkach in vitro przez pierwsze 5 tygodni, a nast pnie wysadzona do szklarni. A. thaliana to ro lina o fotoperiodycznej kontroli rozwoju generatywnego. W warunkach naturalnych A. thaliana wymaga do kwitnienia długiego, 16-godzinnego dnia. Pszenica ozima nale y natomiast do ro lin wymagaj cych tzw. termoindukcji kwitnienia. Dla uzyskania zdolno ci kłoszenia, ro lina ta musi przej w fazie siewki przez okresowe działanie niskich temperatur (tzw. wernalizacj ). Wybrana przez nas odmiana wymaga 9 tygodni wernalizacji. W kulturach in vitro A. thaliana i pszenicy ozimej potwierdzono aktywno 17β-estradiolu jako zwi zku stymuluj cego kwitnienie ro lin wymagaj cych indukcji fotoperiodycznej lub wernalizacji. Po raz pierwszy natomiast wykazano, e działanie takie posiada tak e progesteron i androsten3,17-dion. Oba zwi zki okazały si znacznie silniejszym stymulatorem kwitnienia u A. thaliana i pszenicy ni 17β-estradiol. U A. thaliana st enie androsten-3,17-dionu rz du 0,1 µmol·dm-3 powodowało, w warunkach nieindukcyjnych, kwitnienie ponad 90% populacji ro lin podczas gdy ro liny kontrolne kwitły jedynie w 41 %. Progesteron doprowadzał do kwitnienia 83 % ro lin, a 17β-estradiol 68%. U pszenicy ozimej poddanej do kłoszenia niewystarczaj cej wernalizacji - trwaj cej 3 i 4 tygodnie działanie androsten-3,17-dionu i progesteronu (st enie 10 µmol·dm-3) powodowało wzrost procentu ro lin kłosz cych si do 100 % (kłoszenie ro lin 96 NAUKI ROLNICZE, LESNE I WETERYNARYJNE kontrolnych 0-8%). Co wi cej, zwi zki te wpływały istotnie na termin kłoszenia si pszenicy, skracaj c długo fazy wegetatywnej o 18 do 30 dni w porównaniu do kontroli. Regulacyjne zdolno ci omówionych zwi zków daj mo liwo ich praktycznego zastosowania w ogrodnictwie, pozwalaj c na kontrol ozdobnych, kwitnienia ro lin wymagaj cych okre lonej długo ci dnia lub wernalizacji. U ycie steroidów jest szczególnie korzystne w przypadku ro lin prowadzonych w pierwszym etapie wzrostu w kulturze in vitro. Zwi zki te kwitnienia, bowiem, poza stymulacj wpływaj tak e korzystnie na wzrost ro lin. Badania przeprowadzono we współpracy z Prof. dr hab. Władysławem Filkiem z Katedry Fizjologii Ro lin Wydziału Rolniczo-Ekonomicznego Akademii Rolniczej w Krakowie. ś Tabela 1. Wpływ ludzkich hormonów płciowych na stymulacj kwitnienia ro lin. a) b) PSZENICA OZIMA Hormon Procent ro lin kłosz cych si (10 µmoldm-3 po 21 dniowej po 28 dniowej po ywki) wernalizacji wernalizacji Kontrola 0 8 Androsten-3,17-dion 100 100 Progesteron 100 100 64 100 17β-estradiol ś ą ARABIDOPSIS THALIANA Hormon Procent ro lin kwitn cych (1 µmoldm-3 po ywki) ę ś ą Ŝ Ŝ Kontrola Androsten-3,17-dion Progesteron 17β-estradiol Ryc. 1. Skrócony termin kłoszenia ro lin pszenicy poddanych działaniu ludzkich hormonów płciowych (10µmol·dm-3 po ywki) w warunkach niepełnej wernalizacji ś Ŝ 41 94 83 68 Ryc. 2. Pszenica potraktowana ludzkimi hormonami (po lewej) kłosi si od 18 do 30 dni wcze niej ę ś Human sexual hormones as a plant flowering stimulators Summary The influence of human sexual hormones on generative development of Arabidopsis thaliana and winter wheat was investigated. Plants were – first - cultured in vitro on media containing androstene-3,17-dione, progesterone and 17βestradiol (1-10µmol·dm-3medium). Tested hormones stimulated the generative development of A. thaliana and winter wheat by an increasing in the percentage of plants in generative stage. 97 NAUKI ROLNICZE, LESNE I WETERYNARYJNE The strongest effect was observed for androstene3,17-dione. Selected human sex hormones could be used to induce flowering in ornamental plants which require vernalization or photoperiodic induction and which grow in the first stage of development in in vitro condition. of 24-epibrassinolide. Plant Cell Tissue and Organ Culture. 72 (2): 147-151. Janeczko A., Filek Wł., 2002. Stimulation of generative development in partly vernalized winter wheat by animal sex hormones. Acta Physiologiae Plantarum 24(3), p. 291-295. (Artykuł dost pny tak e na stronie http://www.belanna.strefa.pl) ę Ŝ Instytut Fizjologii Ro lin im. Franciszka Górskiego PAN ul. Niezapominajek 21, 30-239 Kraków (0-12) 425-18-34 [email protected] www.ifr-pan.krakow.pl ś Literatura Janeczko A., Filek Wł., Biesaga-Ko cielniak J., Marci ska L., Janeczko Z. 2003. The influence of animal sex hormones on the induction of flowering in Arabidopsis thaliana: comparison with the effect ś ń 98