Mechanizmy procesu starzenia liści i korzeni chłonnych topoli kalifornijskiej (Populus trichocarpa Torr. & Gray)
Loading...
Date
2020
Authors
Editor
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Title alternative
Mechanisms of leaf and fine root senescence in black cottonwood (Populus trichocarpa Torr. & Gray)
Abstract
Nadrzędnym celem pracy doktorskiej było poszerzenie wiedzy dotyczącej starzenia i zamierania korzeni chłonnych. Sformułowano hipotezę główną, zakładającą istnienie analogii w przebiegu procesu starzenia liści i korzeni chłonnych poprzez wykształcenie wspólnych mechanizmów regulujących ten proces. Materiał do badań stanowiły liście i korzenie chłonne topoli kalifornijskiej, uprawianej w systemie ryzotronów. System ten umożliwiał obserwację wzrostu i funkcjonowania korzeni w warunkach in situ.
Przeprowadzone badania wykazały liczne podobieństwa pomiędzy procesem starzenia liści i korzeni chłonnych. Obejmowały one podobne zmiany na poziomie morfologicznym, anatomicznym i ultrastrukturalnym. W obu organach udokumentowano uruchomienie mechanizmów związanych z procesem autofagii i remobilizacji azotu. Metabolizm węglowodanów różnicował natomiast oba organy, w korzeniach chłonnych były one bowiem magazynowane, podczas gdy w liściach skrobia była wycofywana ze starzejących się tkanek. Analiza ekspresji genów wykazała ponadto znaczne zmiany w ekspresji genów, związanych z sygnalizacją, biosyntezą oraz metabolizmem wielu fitohormonów w tym kwasu abscysynowego i kwasu jasmonowego. Uzyskane wyniki przyczyniły się do szczegółowego poznania biologii starzenia korzeni chłonnych oraz sugerują, że starzenie korzeni chłonnych można sklasyfikować jako jeden z kolejnych przykładów programowanej śmierci komórki podczas rozwoju roślin.
The aim of this thesis was to broaden our knowledge of senescence process in fine roots by documenting its temporal occurrence and confirming the similarities that exist between the senescence of fine roots, leaves, and petals due to activation of a common mechanism. All experiments were performed on leaves and fine, absorptive roots of Populus trichocarpa grown in a rhizotron system that enabled in situ observations of roots. Results of the investigation revealed numerous similarities between the senescence process that occurs in leaves and fine roots, including similar changes in morphology, anatomy and cytology. Importantly, the activation of mechanisms associated with autophagy and nitrogen remobilisation were documented in both studied organs. In contrast, differences in the metabolism of carbohydrates were identified in the two studied organs. While carbohydrates accumulated in senescing fine roots, starch levels decreased in senescing leaves. Molecular analyses revealed significant changes in gene expression, including those associated with signaling, biosynthesis, and the metabolism of several phytohormones, including abscisic acid and jasmonic acid. The results of this thesis investigation provide a deeper understanding of the senescence process in fine roots and suggest that fine root senescence should be classified as another type of programmed cell death (PCD) that occurs within the life cycle of plants.
The aim of this thesis was to broaden our knowledge of senescence process in fine roots by documenting its temporal occurrence and confirming the similarities that exist between the senescence of fine roots, leaves, and petals due to activation of a common mechanism. All experiments were performed on leaves and fine, absorptive roots of Populus trichocarpa grown in a rhizotron system that enabled in situ observations of roots. Results of the investigation revealed numerous similarities between the senescence process that occurs in leaves and fine roots, including similar changes in morphology, anatomy and cytology. Importantly, the activation of mechanisms associated with autophagy and nitrogen remobilisation were documented in both studied organs. In contrast, differences in the metabolism of carbohydrates were identified in the two studied organs. While carbohydrates accumulated in senescing fine roots, starch levels decreased in senescing leaves. Molecular analyses revealed significant changes in gene expression, including those associated with signaling, biosynthesis, and the metabolism of several phytohormones, including abscisic acid and jasmonic acid. The results of this thesis investigation provide a deeper understanding of the senescence process in fine roots and suggest that fine root senescence should be classified as another type of programmed cell death (PCD) that occurs within the life cycle of plants.
Description
Wydział Biologii
Sponsor
Keywords
starzenie, senescence, autofagia, autophagy, remobilizacja, remobilisation, korzenie chłonne, absorptive roots, programowana śmierć komórki, programmed cell death