Az ET receptor mutáns Never ripe paradicsomgyökerek érzékenyebbek a sóstresszre: a

jellegzetes fiziológiai tüneteit

Magas sótartalom mellett a legnyilvánvalóbb biokémiai válasz a megemelkedett ROF felhalmozódás, így a Nr mutáns segítségével némi betekintést nyerhetünk abba, hogy mi a szerepe szövetek ET-érzékenységének a magas sókoncentrációk által indukált oxidatív stressz kialakulásában. Mindemellett szoros kapcsolat áll fenn az ET és más szignál molekulák, mint a ROF és RNF között [80, 247]. A VT gyökerekben a O2•- akkumuláció szoros sókoncentráció-függést mutatott, és inkább a letális NaCl kezelésre korlátozódott, míg a H2O2 felhalmozódás sokkal kifejezettebb volt szubletális sóstressz során. Ezzel szemben, a Nr gyökerekben a VT által tolerálható mértékű só-kitettség során bekövetkező, intenzívebb O2•- felhalmozása és csökkent H2O2 mennyiség arra enged következtetni, hogy az ET-érzékelés részleges vagy teljes

88

hiánya megváltoztatta a ROF akkumulációs mintázatát a járulékos gyökerekben, a H2O2-ról a O2•- javára, már szubletális sóstressz során is. Szoros korrelációt találtak a O2•-, a H2O2 tartalom és a fehérjekarboniláció között bükkmagvak öregedése során [248]. Mivel a H2O2 bizonyítottan a legfontosabb szignálmolekula, ami aktiválja az oxidatív stressz ellen védelmet nyújtó folyamatokat, hiányában az oxidatív stressz elleni védekezés nem teljes [249]. Mindezek tükrében elmondható, hogy a Nr gyökércsúcsokban megfigyelt változások hozzájárultak a mutáns fokozott sóstressz-érzékenységéhez. Ezek a folyamatok eltérhetnek a különböző genetikai háttérrel rendelkező Nr mutánsok esetén, hiszen a Micro-Tom (MT) paradicsom háttérbe introgresszált Nr mutációval bíró gyökerek enyhe H2O2 tartalom növekedést produkáltak mérsékelt erősségű, hosszabb távú sóstressz során. Mindemellett, a Nr gyökerek fokozott KAT, APX és glutation reduktáz (EC1.6.4.2) aktivitást mutattak kontroll körülmények között is. Ennek ellenére, ezen enzimek a SOD-dal együtt, a VT (MT) gyökerekhez hasonló mintázattal működtek az Nr mutánsok esetében is sóstressz alatt. Ez felveti lehetőségét a SOD-on kívüli, egyéb H2O2 generáló rendszerek jelenlétét a mutánsokban [250]. Így a Nr mutánsok Micro-Tom háttérben sótoleránsabbnak bizonyultak az általunk vizsgáltaknál.

A ROF és RNF felhalmozódást kordában tartó egyéb mechanizmusok mellett a NO többlet hozzájárulhat olyan ROF formák kioltásához, mint a O2•-, ugyanakkor szélsőséges esetben hozzájárulhat a PCD inicializáláshoz is. A különbség a szubletális és a letális sóstressz között a VT gyökerekben az, hogy a sóstresszt túlélő növények a stressz első 24 órájában tartós NO akkumuláció emelkedést mutattak, míg letális stressz esetében a NO szint növekedése csak az első órára korlátozódott. Ez a Nr mutáns genotípusban is hasonlóan történt, viszont esetében sokkal kifejezettebb NO produkció volt mérhető a sóstressz 1. órájában. Az utóbbi időben kiderült, hogy a kadmium stressz során fellépő, NO felhalmozódást a plazma membrán NADPH-oxidáz aktiválódása, illetve ezt követően a O2•- mennyiségének növekedése kíséri [251]. A szimultán H2O2 akkumuláció hiánya a kísérlet során azt sugallja, hogy inkább a O2•-, mint a H2O2 működik együtt a NO-dal a PCD indukálásában [252]. Az általunk beállított rendszerben is hasonló változásokat figyeltünk meg a sóstressznek kitett paradicsomgyökerekben. A NO reagálhat a O2

•--dal, melyből ONOO^- keletkezik, aminek akkumulációja a prekurzorok termelődésétől függ. Bár ez a molekula a növényi sejtekre nem olyan erősen toxikus hatású, mint az állatokban [174], felhalmozódása sokkal intenzívebbnek bizonyult a Nr mutáns gyökércsúcsokban letális sóstressz során, jóllehet a VT növények esetében is tapasztaltunk marginális növekedést.

Az ET tehát szabályozhatja a PCD szignalizációt a VT növényekben [3]. Az ET-indukált kromatinfragmentáció és DNS-létrázódás megfigyelhető számos növényfajban és

89

növényi szervben [253], ahogyan mindkét genotípusban letális, illetve a Nr mutáns gyökerekben szubletális sóstressz során is. Azonban, míg letális stressz során a VT gyökerekben a DNS kontrollált, oligoszómális egységekbe történő fragmentációja (DNS létrázódás), addig a Nr mutánsok esetében általános DNS károsodás volt megfigyelhető.

Egyre több bizonyíték sugallja, hogy a magas H2O2 felhalmozódással asszociált PCD szabályozásában kaszpáz-szerű aktivitással rendelkező cisztein proteázok vesznek részt [247, 254]. Az osztály specifikus, irreverzibilis cisztein proteáz inhibitor, az E-64 segítségével a cisztein proteázok NaCl koncentrációfüggő módon növekvő képviseletét tapasztaltuk az össz-proteáz aktivitásban, mely bár nem szignifikánsan, de nagyobb arányú volt a Nr gyökerekben.

Az ET szabályozza a különböző cisztein proteáz gének expresszióját számos növényi szövetben, mint például a csicseriborsó csírázása [255], illetve a szegfűszeg szirmainak szeneszcenciája során [256]. A proteáz aktivitás hasonló mértékben növekedett mindkét genotípusban az emelkedő sókoncentráció függvényében, azonban a Nr gyökércsúcsokban ez mindenütt kissé erőteljesebb volt az általunk vizsgált körülmények között sóstressz alatt. Mivel bizonyos cisztein proteázok génjeinek indukciója megfigyelhető az etilén-inszenzitív, mutáns etr1-1 ET receptort expresszáló, transzgenikus petúnia pártákban is [257], feltételezhető, hogy vannak specifikus cisztein proteázok, amelyek az ET szignalizáció hiányában is indukálódnak a Nr gyökerekben. Ugyanakkor, a proteázok az ET mellett a NO által is aktiválódhatnak. A Cd-indukált PCD során akkumulálódó NO fokozta a MPK 6-függő kaszpáz3-szerű aktivitást, ami a PCD végrehajtását eredményezte A. thaliana csíranövényekben [258].

A magas szalinitás okozta ionikus stressz mértékét erősen befolyásolja az ion-egyensúlyhiány, főleg a K⁺/Na⁺ arány a szövetekben. A Na⁺ felvétele a citoszolba K⁺ hiánnyal társul [259]. Monteiro és munkatársai [250] megfigyeléseivel szemben – akik nem tapasztaltak szignifikáns Na⁺ akkumulációt az MT háttérű Nr mutánsok gyökér, illetve levél szöveteiben mérsékelt, hosszú távú sóstressz során – megnövekedett Na⁺ felhalmozódást tapasztaltunk a VT és a Nr gyökerekben is mindkét NaCl koncentráció hatására. A VT gyökerekkel ellentétben, a Nr mutáns sejtekben nagyobb arányú K⁺ felvétel gátlást, vagy K⁺ kiáramlást detektáltunk szubletális sóstressz során, ami szignifikáns mértékű K⁺/Na⁺ arány romlást okozott e szövetekben. A K⁺ hiány befolyásolhatja a PCD iniciációját számos PCD-asszociált enzim aktiválásával, mint például a cisztein proteázok [185]. Az állati antiapoptotikus fehérje, a BCL-2 túl-expresszáltatása csökkentette a K⁺ kiáramlást és represszálta a vakuoláris processzáló enzim – egy kaszpáz-szerű cisztein proteáz – kifejeződését, enyhítve a PCD-t rizsben [259].

90

6.3.1. Az exogén ACC előkezelés eltérő módon befolyásolja a levél és a gyökér ET