Wewnątrztkankowy dwutlenek węgla oraz stan puli redoks plastochinonu jako regulatory szlaku biosyntezy etylenu

Rośliny, podobnie jak zwierzęta są poddawane działaniu licznych i zróżnicowanych
czynników stresowych. W realizacji ich odpowiedzi na wspomniane czynniki pośredniczą liczne
substancje. Hormony mogą odgrywać rolę wspomnianych „pośredników”, a jednym z nich jest etylen
(ET). Ta prosta pod względem budowy chemicznej cząstka, uczestniczy w regulacji reakcji zarówno
na stresy biotyczne (pochodzące od bakterii, grzybów, wirusów etc.) i abiotyczne (składniki
nieożywione środowiska). Wiemy, że biosynteza ET podlega modyfikacji ze strony licznych
czynników, a jednym z nich jest wewnątrztkankowe stężenie dwutlenku węgla (CO2). W naszym
modelu opieramy się o roślinę (kryształka lśniącą), która oprócz klasycznej fotosyntezy typu C3 (CO2
wiązany głównie w ciągu dnia), potrafi przestawić się na fotosyntezę typu CAM (CO2 wiązany
głównie w ciemności). Realizacja metabolizmu CAM, chociaż pozwala na znaczną oszczędność wody
(aparaty szparkowe zamknięte w okresie dnia) pociąga za sobą pewne konsekwencje. Jedną z nich są
dobowe oscylacje wewnątrztkankowego stężenia CO2, które mogą modyfikować dobową produkcję
ET. Wykorzystując model, który pozwala prowadzić doświadczenie na roślinach realizujących
metabolizm typu C3 i CAM na tym samym etapie rozwoju rośliny, zamierzamy sprawdzić jak
obecność dobowych oscylacji CO2 modyfikuje pracę najważniejszych komponentów szlaku
biosyntezy ET. Od niedawna wiemy także, iż reakcje roślin na abiotyczne czynniki stresowe są
regulowane stanem redoks puli plastochinonu (PQ) – jednego z komponentów szlaku transportu
elektronów w chloroplastach. PQ i ET tworzą system regulatorowy, w którym PQ odgrywa rolę
nadrzędna, zaś ET - wraz komponentami systemu antyoksydacyjnego (regulacja homeostazy redoks
komórki) – wykonawczą. Wykorzystując opisaną roślinę modelową, zamierzamy sprawdzić jak
modyfikacja stanu redoks puli PQ wpływa na komponenty szlaku biosyntezy ET, a tym samym na
jego dobową produkcję. Ponadto, wykorzystując rośliny typu C3 i CAM zamierzamy określić jak
działanie układu regulatorowego PQ-ET zachodzi w trakcie realizacji odmiennych typów fotosyntezy.