A FEJLETLEN ETIOPLASZTISZOK SZEREPE A SÖTÉTBEN FEJLŐDÖTT SZÁRAK FÉNYÉRZÉKENYSÉGÉBEN

FÉNYSTRESSZ-REAKCIÓK ÉS KIVÉDÉSÜK

 

Böddi Béla1,2, Skribanek Anna3, Márton Zsuzsanna2, Erdei Noémi1, Fodor Ferenc2, Bratek Zoltán2 és Parádi István2

 

1ELTE, Növényszervezettani Tanszék, 1088 Budapest, Puskin u. 11-13

email: bbfotos@ludens.elte.hu

2ELTE, Növényélettani Tanszék, 1088 Budapest, Múzeum krt. 4/a

3Növénytani Tanszék, Berzsenyi D. TKF, 9700 Szombathely, Károlyi G. tér 4.

 

A nagyméretű raktározószövettel rendelkező magokból kifejlődő csíranövények természetes körülmények között változó méretű etiolált hipokotilt és/vagy epikotilt fejlesztenek, ha a csírázás fénytől takart körülmények között megy végbe. Etiolált szár alakul ki a sötét-hajtatás során, amely a kertészeti és erdészeti gyakorlatban gyakran alkalmazott módszer. E száreredetű szervek klorenchima szöveteiben a levelekétől eltérő szerkezetű etioplasztiszok alakulnak ki, amelyekben leggyakrabban csak protilakoid membránok vannak, prolamelláris testek egyeltalán nem figyelhetők meg, vagy csak kisméretűek és rendezetlen szerkezetűek. A protoklorofill pigmentek [protoklorofill (Pkl) és protoklorofillid (Pklid)] mennyisége általában csak tizedrésze az etiolált levelekben lévőnek, és e pigmentek molekuláris rendeződése is speciális. Ezekben az etioplasztiszokban két monomer forma dominál, amelyek 629 illetve 636 nm-es fluoreszcencia emissziós maximummal (77 K) jellemezhetők, a levelekben leírt nagy mennyiségű flash-fotoaktív 644 és 655-657 nm-es emissziós maximumú formák általában csak nagyon kis mennyiségben találhatók a szárakban.

Természetes fénnyel történő megvilágítás hatására az etiolált szárak kifehéredtek, bennük csak a Pkl és Pklid bomlástermékei voltak kimutathatók. A nem fásodó szárak kb. 30 perc után turgorukat veszítették, elfonnyadtak, és végül eltörtek. Ez a reakció a hőmérséklet csökkenésekor fokozottabb mértékben ment végbe alacsony fényintenzitások mellett is. A megvilágítás során porométerrel mérhető mennyiségű víz adódott le, fénymikroszkópos vizsgálatok pedig a víznek a sejtközötti járatokba történő leadását mutatták.

A kifehéredés teljesen gátolható volt, ha a borsó epikotiljához vagy az epikotilból készített homogenátumhoz Na-aszkorbátot adtunk.

A homogenátumokban (amelyet 50 % (V/V) glicerint és 20 g cm-3 szaharózt tartalmazó pH 7 értékű 0.05 M foszfát pufferben készítettünk) a monomer 636 nm-es Pklid forma aggregációját figyeltük meg, ha a mintát 4 napig sötétben –20 °C-on tartottuk. Ennek következtében 655 nm-nél emittáló forma alakult ki, amely flash megvilágítás hatására klorofilliddé alakult. Ezt az aggregációt abban az esetben is meg tudtuk figyelni, ha az epikotilt a homogenizálás előtt megvilágítottuk, azaz előzetesen klorofilliddé alakítottuk benne az eredetileg kis mennyiségű 644 és 655 nm-nél emittáló Pklid formákat.

Eredményeinkből arra következtetünk, hogy a monomer Pkl és Pklid formák többsége a fejletlen etioplasztiszokban fény hatására nem tud klorofilliddé redukálódni, természetes fényintenzitásokon fotooxidálódik. E reakcióhoz gyökös reakciósorozat kapcsolódik, amely a sejtmembránok degradálásához és vízvesztéshez vezet. A 655 nm-es emissziós maximumú forma a NADPH:protoklorofillid oxidoreduktáz (POR) enzim olyan aggregátuma, amely biztosítja a Pklid fotoredukciójához szükséges protonokat a megvilágítás során, így egyben védelmet ad a fotooxidációval szemben.

A szárakban és homogenátumukban megfigyelt reakciók egyben magyarázatot adnak arra is, hogy mi a jelentősége az etiolált levelekben a POR-aggregátumokból felépülő prolamelláris testek kialakulásának.