Streszczenie - Wydział Biologii i Biotechnologii

Streszczenie rozprawy doktorskiej mgr Agnieszki Mostek
pt: „Zmiany w proteomach korzeni jęczmienia pod wpływem stresu solnego
łagodzonego przez kwas β-aminomasłowy”
wykonanej w Katedrze Biochemii Wydziału Biologii i Biotechnologii UWM w Olsztynie,
pod kierunkiem prof. dr hab. Stanisława Weidnera, prof. zw.
Zasolenie gleby jest jednym z głównych stresów abiotycznych powodujących znaczącą
redukcję plonu roślin uprawnych. Aby poznać i zrozumieć mechanizmy tolerancji jęczmienia
(Hordeum vulgare) na stres solny, w niniejszej pracy zbadano zmiany w proteomie korzenia
jęczmienia linii wrażliwej (DH14) i tolerującej zasolenie (DH187) podczas kiełkowania w
warunkach stresu solnego. Nasiona obu linii jęczmienia kiełkowano w wodzie lub w 100 mM
NaCl przez 6 dni. Proteomy korzeni jęczmienia rozdzielono na drodze elektroforezy
dwukierunkowej. Białka istotnie zmienione pod wpływem stresu solnego identyfikowano za
pomocą spektrometrii mas MALDI TOF/TOF. Wykazano, że badane linie jęczmienia
charakteryzują się odmiennym profilem białkowym w odpowiedzi na stres solny. Część
spośród wykrytych białek stanowią udokumentowane w literaturze markery oporności na
zasolenie, lecz niektóre zidentyfikowane przez nas białka nie zostały wcześniej wykryte w
odpowiedzi na stres solny, chociaż wiadomo, że są związane z innymi stresami abiotycznymi.
Najistotniejsze różnice dotyczyły białek związanych z przekazywaniem sygnału (anneksyna,
TCTP, lipoksygenazy), procesem detoksyfikacji komórki (osmotyna, wakuolarna ATP-aza),
ochroną
konformacji
(białkowa
izomeraza
dwusiarczkowa),
metabolizmem
ściany
komórkowej (dekarboksylaza UDP-kwas glukuronowy, egzohydrolaza D-glukanowa,
pirofosforylaza UDP-glukoza). Otrzymane wyniki wskazują, że linia tolerująca zasolenie
DH187 aktywuje większe spektrum procesów metabolicznych w odpowiedzi na stres solny, niż
linia wrażliwa DH14. Większa tolerancja jęczmienia linii DH187 na zasolenie może wynikać
z efektywniej działających mechanizmów przekazywania sygnału o stresie, prowadzących do
akumulacji białek ochronnych, co skutkuje poprawą odporności komórek roślinnych na stres
solny.
Jednym ze związków chemicznych, który indukuje odporność roślin na stresy biotyczne
i abiotyczne jest niebiałkowy aminokwas BABA (kwas β-aminomasłowy). W drugim artykule
wchodzącym w skład dysertacji opisano wpływ preimbibicji nasion w BABA na zmiany w
proteomie jęczmienia linii wrażliwej (DH14) i tolerującej zasolenie (DH187), podczas
kiełkowania ziarniaków w warunkach stresu solnego. Preimbibicja nasion jęczmienia w BABA
powodowała istotny wzrost względnej zawartości wody w pędach obu linii jęczmienia, a także
wywoływała istotny przyrost świeżej i suchej masy w linii jęczmienia DH187. Nie
zaobserwowano istotnych statystycznie różnic w przyroście świeżej i suchej masy korzenia i
pędu w linii jęczmienia DH14. Poprzedzająca stres solny preimbibicja nasion jęczmienia w
BABA wywołała zmiany profilu białkowego w obu badanych liniach jęczmienia.
Najistotniejsze różnice proteomiczne pomiędzy badanymi próbami dotyczyły akumulacji
enzymów antyoksydacyjnych (katalazy, peroksydazy, dysmutazy ponadtlenkowej), białek
związanych z patogenezą (endo-1,3-β-glukozydazy, chitynazy) oraz białek ochronnych (HSP70, cyklofiliny A). Otrzymane wyniki sugerują, że ochronne działanie BABA może wynikać
ze wzmożonej efektywności mechanizmów detoksyfikacyjnych, co w większym stopniu
zabezpiecza komórkę roślinną przed uszkodzeniami oksydacyjnymi.
Olsztyn, 6.07.2016