A gyökérzónában mutatkozó ACC többlet a koncentráció és az expozíciós idő függvényében

rendszer működését.

A szakirodalmi tudásbázist összegezve, az ET fotoszintézisre gyakorolt hatása ellentmondásos.

Jóllehet az ET-nek közvetlen szerepet tulajdonítanak a fiatal/nem öregedő levelek fotoszintézisének szabályozásában, a legtöbb esetben a megnövelt ET tartalom gátló vagy semleges módon befolyásolta a fotoszintetikus aktivitást, például a leggyakrabban vizsgált paraméterként a nettó CO2 asszimilációt. Eddig egyetlen növényfaj, a mustár esetében mutatták ki az ET serkentő hatását [46]. Az intakt paradicsomlevelekre permetezett exogén Ethephonból felszabaduló ET extrém epinasztiát és a virágrügyek lehullását okozta, azonban 24 órát követően sem indukált szignifikáns változást a fotoszintetikus CO2 fixációban, a fotorespirációban vagy a transzspirációs rátában. Ugyanakkor, befolyásolta a CO2

asszimilátumok megoszlását a különböző szervek között [238].

85

Számos szerző foglalkozott az exogén forrásból (legtöbbször ET gáz vagy Ethephon permetezés által) megemelt ET-szint fotoszintézisre gyakorolt hatásával [59 63; 66], de a koncentráció és/vagy expozíciós intervallum-függő vizsgálatok aránya meglehetősen alacsony.

Annak ellenére, hogy az ACC természetes úton jelen lehet a gyökér környezetében, mennyisége csökkenhet vagy növekedhet a talajoldatban, jelenlegi ismereteink szerint eddig csupán egyetlen tanulmányban használtak gyökérzeten keresztüli ACC adagolást, és vizsgálták a fotoszintézisre gyakorolt befolyását stresszmentes körülmények között, ahol a salátanövények 10 µM-os ACC kezelése csökkentette a CO2 asszimilációt és a sztómakonduktanciát [239].

Kísérleteink során idő- és koncentrációfüggő változásokat detektáltunk a paradicsomnövények fotoszintetikus aktivitásában. Kis ACC koncentrációk alkalmazását követően a kifejlett, nem öregedő levelek szignifikánsan magasabb AN értékeket produkáltak 24 óra, illetve a 0,01 µM-os ACC hatására 48 óra elteltével. Mivel a gsw alakulása a 100 µM-os ACC kezelés kivételével nem követte szorµM-osan az AN tendenciáját, a kisebb koncentrációk esetében nem-sztomatikus faktorok részvétele is feltételezhető az AN szabályozásában. Bár a levélre permetezett Ethephon a koncentráció növekedésével egyenes arányban növelte a mustár növények CO2 asszimilációját és RuBisCO aktivitását [240], a sztómakonduktanciára és az intercelluláris CO2 koncentrációra is hasonló befolyással bírt, így az általunk tapasztaltakkal ellentétben sokkal inkább a CO2 elérhetőségének javítását, mintsem a rendelkezésre álló CO2

hasznosítási hatásfok növelését okozta az exogén ET donor kezelés.

Kísérleteinkben a magas ET szintek AN-re gyakorolt negatív hatása főleg sztómalimitációból fakadhat az első két napon. 3 nappal a kezelés kezdete után azonban a 100 µM-os ACC a nem-sztomatikus limitáció nagyobb arányú hatását eredményezheti, amit a Ci/Ca

arány hirtelen emelkedése sugall, ugyanakkor a sztomatikus faktorok visszanyerték fontosságukat az AN szabályozásában a kísérlet végére.

Mivel sem az FV/FM, sem az F0 paraméterekben nem tapasztaltunk konstans, szignifikáns csökkenést (Fv/FM) illetőleg növekedést (F0), kijelenthető, hogy az exogén ACC alkalmazása nem okozott irreverzibilis károsodást a PSII reakciócentrumokban.

A 0,01 µM ACC kezelés a Y(I) fokozódását indukálta, ami fluktuáló AN értékekkel társult a 3. naptól fogva. A kísérlet végére, ez az esemény a PSI akceptorának számító komponensek koncentrációinak az enyhébb csökkenését vonta maga után, amire a szignifikáns Y(ND)  Y(NA) váltás enged következtetni. Meglepő módon, a Y(I) fokozódásával ebben az esetben nem párosult a Y(II) kontrollhoz viszonyított szignifikáns növekedése. Mindemellett, a 0,01 és 1,0 µM ACC-vel történt kezelés első 2 napjában a PSI körüli ciklikus elektronáramlás (CEF-PSI) tranziens aktivációját figyeltük meg. A Y(CEF)/Y(II) aránya a közelmúltban

86

bevezetett, sokkal kifejezőbb paraméter a CEF-PSI becslésére [213]. Habár némi marginális növekedés a Y(I) értékeiben megfigyelhető 1,0 µM ACC hatására is a 4. naptól, ez sokkal kevésbé hangsúlyos Y(ND)  Y(NA) váltással, illetve a Y(CEF)/Y(II) csupán marginális aktiválódásával társul. A fotoprotektív NPQ kialakításában játszott szerepe mellett a CEF extra ATP-t is szolgáltat a CO2 fixációs folyamatoknak, továbbá beállítja az ATP/NADPH arányt, tehát alapvető szereppel rendelkezik az AN fenntartásában stressz során [214].

Habár lényeges visszaesést tapasztaltunk a nem öregedő levelek Y(II) és qL értékeiben 100 µM ACC hatására, a Y(I) csupán tranziens csökkenést mutatott. Mivel a Y(NO)-ban pusztán marginális változásokat figyelhettünk meg – melyek valószínűleg a zárt PSII reakciócentrumok növekvő arányának köszönhetőek – elmondható, hogy a PSII károsodása 7 nap után elhanyagolható mértékű és a PSII által befogott extra energia sikeresen disszipálódott hő formájában a szignifikánsan megnövekedett NPQ folyamatok következtében vagy megkötődött az alternatív elektronakceptorok jóvoltából [242]. Az 5. napon a 100 µM-os ACC kezelés a Y(CEF)/Y(II) számottevő erősödését indukálta, mely ezt a maximum értéket követően csökkenő tendenciát vett fel. A CEF-PSI képes elősegíteni a proton elektrokémiai potenciál grádiens (ΔpH) létrejöttét a tilakoidmembránokban, és ahogy már említésre került, az NPQ fokozásával megvédi a PSII-t a fotoinhibíciótól [243]. A Y(NPQ) erősen ΔpH-függő paraméter, ugyanakkor a Y(NPQ) és a Y(CEF)/Y(II) maximum értékeik elérése után a ΔpH-függő violaxantin-deepoxidáció és a biztonságos, alternatív NPQ útvonalak önmagukban képtelenek voltak hatékonyan leszabályozni a fotoszintetikus apparátust. Ez a reaktív molekulák növekvő képződéséhez vezetett, melyek kioltása sem zajlott hiánytalanul. A molekuláris oxigén a fotoszintetikus elektrontranszportlánc nagyon fontos akceptora, ami szélsőséges esetekben (pl. a kioltó mechanizmusok elégtelen funkciója mellett) káros mértékű O2•- akkumulációhoz vezethet. Bizonyos fokú stressz során fellépő szerkezeti ártalmak következményeként a tilakoidmembránok protonpermeabilitása megnőhet, ami a ΔpH és az NPQ elvesztéséhez vezethet [53]. Mivel a 100 µM-os ACC kezelés stimulálta a O2•-, a H2O2, a NO és az ONOO^- felhalmozódást 1 hét után, az így kialakuló nitro-oxidatív stressz elősegítheti a tilakoidmembránok károsodását és a ΔpH, valamint az NPQ csökkenését. Mindemellett, ezek a reaktív molekulák aktiválhatják az antioxidáns védelmi rendszereket is, ami hozzájárulhat egy abiotikus stresszhatással szembeni védelemhez is.

A cukrok (glükóz, fruktóz, szacharóz) és a cukoralkohol szorbitol mennyisége ACC koncentrációfüggő módon fokozódik a kezelt növényekben a kontrollhoz képest. A vizsgált cukortartalmak maximuma 0,01-1,0 µM-os ACC kezelés esetében volt megfigyelhető. Ez jól egybeesik a CO2 fixáció korai aktivitás-fokozódásában tapasztaltakkal és a száraz biomassza

87

gyarapodásával. Hasonló tendenciák fedezhetők fel a gyökér cukor-háztartásában egy nagyon fontos kivétellel. A szállított cukorforma, a szacharóz felhalmozódásában visszaesést detektáltunk az 1,0-100 µM-os ACC kezelések esetében. Ez azt sugallja, hogy az exogén ACC megváltoztatja a cukrok elérhetőségét és elosztását a növényi szervek között, ami jól összefügg Woodrow és mtsai. [238] etilénnel kapcsolatos megfigyeléseivel. Számos szerző úgy találta, hogy az oldható cukrok, mint a diszacharidok, a raffinóz családba tartozó oligoszacharidok és a fruktánok erősen kapcsolódnak a stressz-indukált ROF akkumulációhoz a növényekben [244].

Az oldható szénhidrátok, mint ozmoprotektánsok bioszintézise az ozmotikus stresszre adott válaszként is indukálódhat, így stabilizálva a sejtek membránjait. Alacsony koncentrációban, a cukrok szubsztrátként is szolgálhatnak a metabolikus enzimeknek, illetve stressz-indukált változásokat közvetítő szignál funkcióval is rendelkezhetnek. Néhány típusuk, mint a fruktóz, a galaktóz és a raffinóz családba tartozó oligoszacharidok, a fruktánok és a cukoralkoholok bizonyított vagy javasolt antioxidáns hatással bírnak [245 246]. Tehát a megnövekedett cukor- és szorbitoltartalom képes lehet kivédeni az oxidatív stressz egyes elemeit abiotikus stressz-akklimatizáció során.

Az újabb eredmények azt sugallják, hogy az ACC ET-független módon is befolyásolhatja a növények életfolyamatait [16, 17, 137-139], mely a mi rendszerünkben sem vethető el, különösen az iontranszport és a fotoszintetikus elektronáramlás esetében.

Kísérleteink során csupán apró különbségeket detektáltunk a növényi szövetek ET produkciójában alacsony ACC koncentrációk esetében, ezért további vizsgálatok szükségesek, hogy milyen arányban tulajdoníthatjuk az ACC direkt hatásának az általunk tapasztalt változásokat, ezen kutatások azonban nem képezik részét a jelen értekezésnek.

6.2.1. Az ET receptor mutáns Never ripe paradicsomgyökerek érzékenyebbek a