Udział steroidów w regulacji procesu hartowania na mróz pszenicy ozimej

Projekt NCN: 2013/09/B/NZ9/01653 

2014-2016 (2017)

Kierownik projektu: dr hab. inż. Anna Janeczko (Zakład Biologii Rozwoju)

Wykonawcy: prof. dr hab. Maria Filek (Zakład Biologii Rozwoju), dr Michał Dziurka (Zakład Biologii Rozwoju), dr inż. Ewa Pociecha (Uniwersytet Rolniczy), dr inż. Barbara Jurczyk (Uniwersytet Rolniczy), dr Agata Siwek (Uniwersytet Jagielloński)

Rezultaty (streszczenie)

Projekt poświęcony był badaniom biochemicznych i fizykochemicznych mechanizmów działania regulatorów steroidowych (brasinosteroidów, progesteronu) u pszenicy ozimej, poddanej działaniu niskich temperatur. Brasinosteroidy są hormonami steroidowymi roślin, podczas gdy progesteron jest hormonem steroidowym ssaków, ale jest również obecny w roślinach, jednak jego rola jest tylko częściowo wyjaśniona. Hartowanie chłodem indukuje u pszenicy tolerancję na mróz i przygotowuje uprawy ozime do przetrwania zimy podczas wegetacji. W naszych doświadczeniach siewki sześciu odmian pszenicy ozimej były hartowane chłodem przez 3 tygodnie, a następnie wystawiane na mróz. Zastosowanie jednego z brasinosteroidów oraz progesteronu przed hartowaniem, zmniejszyło szkody roślin spowodowane przez mróz, co świadczy o ochronnej roli tych steroidów. Zawartość brasinosteroidów wzrastała w pszenicy ozimej podczas hartowania chłodem, podczas gdy zawartość progesteronu zmniejszała się. Odmiany, które zawierały większe ilości brasinosteroidów (ale nie progesteronu) miały również wyższy poziom tolerancji na mróz. Informacja o zależności między poziomem brasinosteroidów a poziomem tolerancji odmian na mróz pszenicy ozimej może być ważna dla hodowców i może pomóc w selekcji nowych odmian - bardziej odpornych na stres. Brasinosteroidy i progesteron regulowały układ antyoksydacyjny (zmiatający wolne rodniki) w pszenicy ozimej podczas procesu hartowania na mróz. Związki te nie wpływały jednak na zwiększenie zawartości hormonu stresu (ABA), ale zmieniły zawartość hormonu wzrostu gibereliny. Badania błon, które przeprowadzono na aparacie Langmuira, wykazały wzrost wartości parametru, który wskazuje na różnice w ściśliwości błony (wynikające z silniejszych interakcji między cząsteczkami w błonach). Sugeruje to, że 24-epibrassinolide i progesteron są włączone do warstwy lipidowej membrany komórki i że podobnie jak sterole stabilizują oddziaływanie między lipidami. Może to być ważnym krokiem na drodze zwiększania płynności błony, a co za tym idzie lepszej tolerancji komórki na mróz. Zaleca się zastosowanie brasinosteroidów w rolnictwie w postaci agrochemikaliów zwiększających odporność roślin na mróz.

Publikacje

Janeczko A., Oklestkova J., Novak O., Śniegowska-Świerk K., Snaczke Z., Pociecha E. 2015. Disturbances in production of progesterone and their implications in plant studies. Steroids 96: 153–163.

Filek M., Rudolphi-Skórska E., Sieprawska A., Kvasnica M., Janeczko A. 2017. Regulation of the membrane structure by brassinosteroids and progesterone in winter wheat seedlings exposed to low temperature. Steroids 128: 37-45. 

Janeczko A., Dziurka M., Pociecha E. 2018. Increased leaf tocopherol and β-carotene content is associated with the tolerance of winter wheat cultivars to frost. Journal of Agronomy and Crop Sciences, 204:594-602.

Janeczko A. 2019. Brassinosteroids in cereals - presence, physiological activity and practical aspects. Chapter 3 (pp. 62-92) in: S. Hayat et al. (eds.), Brassinosteroids: Plant Growth and Development, Springer Nature Singapore Pte Ltd. (Invited chapter). https://doi.org/10.1007/978-981-13-6058-9_3

Janeczko A., Pociecha E., Dziurka M., Filek M., Jurczyk B., Libik-Konieczny M., Oklestkova J. Novak O., Pilarska M., Rudolphi-Skórska E., Sadura I., Siwek A. 2019. Changes in content of steroid regulators during cold hardening of winter wheat - steroid physiological/biochemical activity and impact on frost tolerance.Plant Physiology and Biochemistry 139:215-228.