A VRN1 vernalizációs gén és a CBF-COR rendszer kölcsönhatásának vizsgálata deléciós mutáns alakor vonalban
A kísérletek során arra a kérdésre kerestük a választ, hogy a VRN1 merisztéma identifikációs faktor diszfunkciója milyen hatással van a hidegakklimációs folyamatok szabályozásában kulcsszerepet betöltı CBF-COR rendszer mőködésére, valamint hogy a vernalizációs gént érintı deléciós mutáció hogyan befolyásolja a hideghatásra adott molekuláris válaszokhoz köthetı fenotípusos változásokat.
Munkánk során egy, a korábbi, hasonló jellegő kísérletekhez képest viszonylag kisebb területet érintı, pontosabb deléció segítségével vizsgáltuk ezt a jelenséget KU104-1 alakor (Triticum monococcum, L.; 2n=2x=14; genom: AmAm) háttérben, 14N7+ ionbesugárzással létrehozott, mvp (maintained vegetative phase) mutációt hordozó vonal használatával (Shitsukawa és mtsai. 2007). A mutáció következtében a hosszú nappalon nevelve eredetileg az ültetéstıl számított 13. hét után virágzó KU104-1 vonalból egy olyan vonal alakult ki, melynek az intakt KU104-1 vonallal történı visszakeresztezésbıl származó, a mutációt heterozigóta formában hordozó növényeinek önbeporzásával létrehozott, szegregáló populációiban a homozigóta mutáns egyedek soha nem virágoznak. Bár az elsı analízisek szerint az mvp deléciós mutáció zömmel a VRN1 gén régióját érinti, további vizsgálatok kiderítették, hogy az általunk használt vonal esetében is több, a VRN1 génnel szomszédos géneket is érintı delécióról van szó (17. Ábra). Ezt alátámasztja, hogy az mvp mutánsok elıállítására használt, ionbesugárzásos módszerrıl korábban leírták, hogy nagy, több gént érintı deléciókat hoz létre (Hase és mtsai., 1999).
A deléció tehát magában foglalja az AGLG1 (AGAMOUS-LIKE GENE 1), CYS (CYSTEINE PROTEINASE) és PHYC (PHYTOCHROME-C) géneket is, ám a CYB5 (CYTOCHROME B5) és az ADA2 (TRANSCRIPTIONAL ADAPTOR 2) géneket már nem tartalmazza (Distelfeld és Dubcovsky, 2010). Utóbbi azért fontos momentum, mert ez a gén jelentıs szerepet tölt be a CBF-ek által közvetített transzaktivációban (Stockinger és mtsai., 2001). Az AGLG1 az Arabidopsis AGL2 családjához tartozó MADS-box gén, ami azonban csak a fejlıdı kalászban fejezıdik ki (Yan és mtsai., 2003). A CYS gén a magban raktározott fehérjék lebontásában és a termésérés során lezajló proteolítikus folyamatokban szerepet játszó fehérjecsalád tagját (Prins és mtsai., 2008), a PHYC gén pedig a vörös és távoli vörös fény érzékeléséért felelıs fitokróm család egyik tagját kódolja (Furuya, 1993). Ezen kívül Brachypodium distachyon szekvencia homológiák alapján kimutatták, hogy az mvp deléció két másik gént is érinthet, egy oligopeptid transzportert (Bradi1g08420), illetve a proteináz inhibítor I9-et (Bradi1g08450). Azonban a VRN1 gént leszámítva a legtöbb érintett gén a termékük funkciója alapján nem valószínú, hogy felelıssé tehetı a homozigóta recesszív mutánsok CBF és COR14b génjeinek expressziós aktivitásáért, s megnövekedett fagyállóságukért. Ennek kialakítását a VRN1 génen kívül esetleg a fitokróm gén befolyásolhatja, ugyanis a fitokróm B és D CBF regulonra gyakorolt hatását Arabidopsisban kimutatták (Franklin és Whitelam, 2007). Ebben a kutatásban azt kapták eredményül, hogy ha a növények megvilágítására használt fényben alacsony volt a vörös és a távoli vörös fény aránya (melynek hatására a fitokrómok inaktív állapotba kerülnek), akkor a CBF gének expressziója a cirkadián órától függı módon megnıtt, s ennek következtében a hideg hatására kialakuló rezisztenciával összevethetı mértékő fagyállósággal rendelkeztek a növények. Ez arra enged következtetni, hogy a fitokrómok aktív formában represszáló hatással vannak a
CBF génekre, tehát deléciójuk serkentheti azok mőködését. Azonban más kutatások azt is kimutatták, hogy a fitokróm B által indított jeláviteli út serkenti a CRT/DRE elemeket tartalmazó riporter konstrukciók hideg hatására bekövetkezı aktivációját (Kim és mtsai., 2002), tehát pozitív módon is befolyásolhatja a hidegakklimáció folyamatát, ami a fitokróm gének deléciója esetén a kialakuló fagyállóság mértékének visszaesését eredményezné (bár a fitokrómok natív COR gének mőködésére gyakorolt hatását még nem vizsgálták).
Arabidopsisban a fitokróm B jelátviteli úttal szoros kapcsolatban álló, a fotoperiodizmus válaszban kulcsfontosságú szerepet betöltı GI (GIGANTEA) fehérjét kódoló gén expressziós szintje hideg hatására 5-10-szeresére nı (Fowler és mtsai., 1999b; Fowler és Thomashow, 2002), ám esetleges kapcsolata a CBF indukcióval szintén nem tisztázott még.
Elgondolkodtató viszont, hogy a GI génben bekövetkezı mutációk, bár fenotípusos formában megjelenı módon is befolyásolják a fotoperiodizmushoz köthetı virágzásindukciót, a cirkadián óra mőködését, valamint a szénhidrát anyagcserét, a hidegakklimációs folyamatokra nincsenek kimutatható hatással (Eimert és mtsai., 1995; Fowler et al, 1999b; Park és mtsai., 1999).
17. Ábra A VRN1 promóter és kódoló régió elhelyezkedése alakor (Triticum monococcum) 5A kromoszómáján (kék). A feketével jelzett primerpárok az mvp deléciós mutáció korábban feltételezett határait jelölik ki, ami alapján a deléció méretét ~19 kb-ra becsülték (ezek a primerszettek vad (Mvp/-) és homozigóta recesszív mutáns (mvp/mvp) növényekben egyaránt adnak terméket, míg a tapadási helyük által határolt régión belülre tervezett primerpárok kivétel nélkül csak vad növényekben). (Shitsukawa és mtsai. (2007) cikkének ábrája nyomán.) Distelfeld és Dubcovsky (2010) azonban megállapították, hogy ezeknek a primerszetteknek egyes tagjainak szekvenciája a CACTA transzpozon, illetve a Gypsy retrotranszpozon szekvenciájával egyezik meg, tehát több lókuszról származó termékeket is felszaporíthatnak, vagyis nem alkalmasak a deléció méretének megállapítására.
A VRN1 gén szomszédságában elhelyezkedı génekre tervezett, specifikus primerszettek segítségével kimutatták, hogy a deléció több gént is érint, s feltételezhetıen 0,02-0,5 cM hosszúságú.
Mindezeket az eredményeket összevetve, valamint figyelembe véve az MVP2 vonal homozigóta recesszív mutáns növényei által mutatott, legszembetőnıbb fenotípusos jelenséget, a virágzás elmaradását is, ami a deléció által érintett gének közül egyértelmően a VRN1 gén mőködéskiesésével állhat kapcsolatban, valószínősíthetjük, hogy a mutáns növényekben mérhetı, magasabb CBF (7. Ábra) és COR14b expresszióért (8. Ábra), valamint az ennek következtében kialakuló, nagyobb mértékő fagyállóságért (9. Ábra) a VRN1 gén funkcionális hiánya a felelıs. Shitsukawa és munkatársai (2007) ezen felül kimutatták, hogy az mvp mutáció nem befolyásolja a többi, virágzásindukcióban szerepet játszó, kulcsfontosságú szabályozó gén mőködését. Az analízis során a virágzás gibberellinfüggı indukcióját közvetítı WSOC1 (Wheat Supressor of Overexpression of Costans 1) (Moon és mtsai., 2003) gén, valamint a fotoperiodizmus szabályozásában szerepet játszó WGI (Wheat GIGANTEA) gén (Fowler és mtsai., 1999b) és a Hd1 gén, (a rizs CO (CONSTANS) ortológja) (Imaizumi és Kai, 2006) mőködését vizsgálták kontroll körülmények között, valamint hidegkezelés során. Az eredmények alapján ezek a gének vagy upstream helyezkednek el a folyamatban a deléció által érintett VRN1 génhez képest, vagy attól független útvonalon hatnak. Az, hogy a többi, virágzásindukciót befolyásoló gén mőködésének zavartalansága ellenére VRN1 gén diszfunkciója a virágzás teljes elmaradását okozza, inkább az elıbbi hipotézist támasztja alá, s egyben bizonyítja a VRN1 szabályozó
faktor elsıdleges szerepét a generatív szervek létrehozásának megindításában. Ezt más kutatócsoport a hisztonmetilációs mintázat VRN1 gén lókuszát érintı, vernalizáció során bekövetkezı változásainak vizsgálata során is megerısítette (Oliver és mtsai., 2009).
A deléciós mutáció által érintett lókusz jellegébıl, a VRN1 gén virágzásindukcióban betöltött szerepébıl adódóan tehát az MVP2 alakor vonalba tartozó növények legfontosabb, a mutáció hatását indikáló fenotípusos jellege a hajtáscsúcs morfológiai állapotának megváltozása.
Jellegzetes képletek megléte, illetve hiánya alapján jól meghatározható az apex merisztematikus szövetállományának elkötelezettsége, valamint annak módosulása a vegetatív vagy generatív mőködés irányába. A fagyállóság szempontjából ennek azért van kulcsfontosságú jelentısége, mert a generatív állapotba történı átmenetet követıen a hajtáscsúcs nem képez már több levélprimordiumot, kizárólag a kalászkakezdeményeket kialakító virágprimordiumok mőködnek benne, ezért az Mvp/- növények hidegkezelést követıen, a generatív állapotba történı átmenettel (6A Ábra) elveszítik azt a képességüket, hogy az elfagyás következtében károsodott levelek pótlására új levélprimordiumokat hozzanak létre. (Természetesen az apikális merisztémán kívül az interkaláris és laterális merisztémák is részt vehetnek a regenerációs folyamatokban. Azonban ezek az osztódó szövetek helyzetükbıl adódóan jobban ki vannak téve a vegetatív szövetekkel együtt történı elfagyás veszélyének, s új levélprimordiumokat aktív mőködésük esetén sem képesek létrehozni.)
A homozigóta recesszív mutáns (mvp/mvp) növények hajtáscsúcsa a VRN1 gén funkciókiesése miatt azonban soha nem kerül generatív állapotba (6A Ábra), így ezek a növények a vad egyedek esetében vernalizációs hatású hidegkezelést követıen is megırzik a vegetatív szervek újratermelésének képességét. Ennek a jelenségnek a speciális genetikai háttérrel összefüggı magyarázatát támasztja alá a VRN1 gén kifejezıdését ellenırzı mérés eredménye (6B Ábra), ami megerısíti a VRN1 gén expressziós szintje és a hajtáscsúcs morfológiai állapota közti szoros összefüggést. A MADS-box fehérjecsaládba tartozó, merisztéma-identifikációs faktorként funkcionáló VRN1 géntermék kulcsfontosságú szerepét a vegetatívból a generatív állapotba történı átmenet indukciójában több növényfaj esetén is kimutatták. A gén deléciója minden esetben virágzásra képtelen növényeket eredményezett.
Ezeknek a virágzásbiológiai kutatásoknak a legfontosabb alanya a lúdfő (Arabidopsis thaliana, L.), azonban meg kell jegyezni, hogy a kétszikő modellnövényen kapott eredményekbıl levont következtetéseket nem lehet közvetlenül alkalmazni az egyszikő rendszerekre. Arabidopsisban a VRN1 gén homológjának duplikációi, ami evolúciósan az egyszikőek és kétszikőek különválása után következett be, három paralóg gén kialakulását eredményezték: ezek az APETALA1 (AP1), a CAULIFLOWER (CAL) és a FRUITFULL (FRU) gének, melyek mind részlegesen megtartották képességüket a generatív átalakulás indukciójára. Nem virágzó Arabidopsis növény kialakításához tehát a három gén együttes deléciója szükséges (Ferrandiz és mtsai., 2000). A másik lényeges különbség Arabidopsis és gabonafélék merisztéma identifikációs faktorainak mőködése között a térbeli kifejezıdésük.
Míg Arabidopsisban ezeknek a géneknek a termékei fıleg a hajtáscsúcsban és a reproduktív szervkezdeményekben vannak jelen (Abe és mtsai., 2005), addig búzában (Danyluk és mtsai., 2003; Yan és mtsai., 2003; Li és Dubcovsky, 2008), árpában (Trevaskis és mtsai., 2003), valamint zabban (Preston és Kellogg, 2008) a VRN1 gén termékét levélben mutatták ki nagy mennyiségben. Ez evolúciósan konzervált kifejezıdési mintázatra enged következtetni ıszi gabonafélék körében. Ezeknél a növényeknél a VRN1 géntermék kizárólag a vernalizációs hideghatás következtében akkumulálódik, így a vegetatív állapot meghosszabbításával lehetıvé teszi a nagyobb mértékő fagyállóság fenntartását a hosszú téli periódus alatt, s tavasszal a hidegakklimációs rendszer gátlásával is elısegíti a generatív fejlıdést. A CBF-COR rendszer és a VRN1 gén ıszi gabonafélékben megfigyelhetı kölcsönhatásához hasonló,
ám konvergens evolúciós folyamatok során kialakult, analóg jelenség mőködik Arabidopsisban is. Arabidopsis esetén a MADS-box florális aktivátor génre mutáns (soc1 nullmutáns) növényekben magasabb hidegindukálhatóságot mutattak ki a CBF gének esetében, ami arra enged következtetni, hogy a SOC1 faktor alacsony szintje ısszel a hidegakklimációs folyamatoknak kedvez, míg fıleg levélben történı akkumulációja a virágzás indukciójához közelítve gátolja az energiaigényes edzıdési folyamatok kifejezıdését a CBF gének direkt gátlásával (Lee és mtsai., 2000; Seo és mtsai., 2009). Mivel a CBF gének aktivitása negatívan befolyásolja a növekedést (Achard és mtsai., 2008), ezért expressziójuk gátlása tavasszal adaptív folyamat, mivel a minél hatékonyabb terméskötés és magfeltöltés szempontjából elınyös a nagy biomasszahozam. Ez megmagyarázza, hogy miért fejlıdhetett ki egymástól függetlenül hasonló rendszer Arabidopsisban és gabonafélékben.
Prášil és mtsai. (2004) kutatásai megerısítik, hogy a kettıs befőzıdés stádiumának elérése után a növények fagyállósága visszaesik, fagytőrı genotípusokban tehát valószínőleg a vegetatív stádium elhúzódása tartja fenn a fagyállóságot, ami viszont a VRN1 gén aktivációjától függ. A VRN1 génnek a hidegakklimációs rendszer szabályozásában betöltött, kulcsfontosságú szerepét bizonyítja az a megfigyelés is, hogy az ıszi gabonafélék fagyállósága folyamatos hidegkezelés esetén az elsı 3-4 hétben nı, ezt követıen azonban fokozatosan csökken. A fagyállósági görbe inflexiós pontja pedig egybeesik a VRN1 géntermék levelekben történı felhalmozódásával, s azzal az idıponttal, amikor a hajtáscsúcs a kettıs befőzıdés állapotába kerül, tehát elkötelezıdik a generatív mőködés irányába (Danyluk és mtsai., 2003). Limin és Fowler (2006) kimutatták, hogy olyan közel izogenikus búza felhalmozódása és a fagyállóság elvesztése között szoros kapcsolat van. Ezt megerısítik azok a korábbi megfigyelések, melyek szerint az 5-ös homeológ csoport kromoszómáin található gének (amik közé a VRN1 gén is tartozik) gyakorolják a legnagyobb hatást a fagytőrésre (Roberts, 1986; Danyluk és mtsai., 2003). A különbözı ıszi és a tavaszi VRN1 allélok és a fagyállóság közti egyértelmő kapcsolatot más kutatócsoport is kimutatta (Koemel és mtsai., 2004). Ennek az összefüggésnek a fontosságára számos kutatás eredménye alapján is lehet következtetni (Sutka és Snape, 1989; Roberts, 1990; Hayes és mtsai., 1993; Francia és mtsai., 2004).
A generatív állapotba történı átmenethez közelítve a VRN1 gén egyre erısödı aktivitásának hatására megmutatkozó, több CBF gént, illetve a rendszer downstream elemeit (COR gének) is érintı expressziócsökkenés magyarázattal szolgálhat a fagyállóság fokozatos elvesztésére. Stockinger és munkatársai (2007) VRN-H1-re szegregáló árpa dihaploid vonalakon kimutatták, hogy a vrn-H1 recesszív allélt hordozó vonalakban magasabb a CBF és COR gének expressziója. Ugyanezt az eredményt kapták akkor is, ha a növényeket a VRN1 gén aktivitására gátló hatással bíró, rövid nappalos körülmények között nevelték az edzés során. Esetünkben ugyanez a kapcsolat mutatható ki a génexpressziós változások, valamint a fenotípusos jellegek változása között. A 11 vizsgált CBF gén közül 5, valamint a COR14b megnövekedett expressziós értéket mutatott 8 órás hidegedzést követıen a mutáns csoportban a vadhoz képest (7. Ábra). 12 napos hidegedzés alatt a COR14b gén expressziójának mértéke pedig végig magasabb volt mutáns növényekben (8. Ábra), s ezeknél a növényeknél jobb fagyállósági értékeket is mérhettünk a vad csoporthoz képest (9. Ábra).
A COR14b fehérjéhez hasonlóan fontos védımolekulák a dehidrinek (DHN) is. Több, független kutatócsoport leírta, hogy a CBF transzkripciós faktorok direkt célpontjai a
szervezeten belüli jégképzıdés miatt bekövetkezı vízvesztés és membrándiszfunkciók káros hatásai ellen védı, LEA fehérjecsaládba tartozó dehidrin géncsalád tagjai, melyek részt vesznek a fagyállóság kialakításában (Danyluk és mtsai., 1998; Jaglo-Ottosen et al, 1998;
Choi és mtsai., 1999; Dal Bosco és mtsai., 2003). A dehidrinek nagymértékben konzervált, 15 aminosavból álló ún. K-szegmense lipid vezikulák savas foszfolipidjeivel kölcsönhatva a fehérje konformációváltozásának segítségével védi azok szerkezetét (Koag és mtsai., 2003, 2009). Nemzetközi kooperáció keretében dolgozó kutatócsoportunk tagjai kimutatták, hogy mvp/mvp növények levelében a dehidrin gének termékei, pl. a DHN5 is nagyobb mennyiségben van jelen a vad növényekhez képest (a Disszertációban nem szereplı, ám a vonatkozó publikációban (Dhillon és mtsai., 2010) bemutatott eredmények), ami szintén hozzájárulhat a nagyobb mértékő fagyállóság kialakításához. A VRN1 és a COR14b, valamint bizonyos DHN gének expressziója közti negatív kapcsolatot korábban más kutatók is leírták búzában és árpában (Vágújfalvi és mtsai., 2000; Danyluk és mtsai., 2003; Knox és mtsai., 2008). A DHN8 fehérje esetén azonban nem tudtak ilyen különbséget kimutatni kollégáink. Ez a deléció hatása által nem érintett CBF gének expressziós eredményének figyelembe vételével együtt viszont azt bizonyítja, hogy a VRN1 gén csak a hidegakklimáció szabályozásában szerepet játszó gének bizonyos alcsoportjainak mőködésére van hatással, míg mások aktivitása nem függ tıle. Ez a hatás elegendı az edzıdési folyamatok módosításához, azonban teljes kiiktatásukhoz nem, amit az is bizonyít, hogy a vernalizált, generatív állapotba került növények nem veszítik el teljesen a megszerzett fagyállóságukat, csak markánsan visszaesik annak szintje.
A bemutatott kísérleti rendszerben a mutáns növények jobb fagyállósági értékeik alapján valószínőleg magasabb hidegakklimációs kapacitással is bírnak. Ezt a bonitálási értékek, valamint a túlélési ráta adatai (9. Ábra) mellett a növények fiziológiai állapotának felmérése, a relatív konduktancia és az indukált fluoreszcencia mérések eredményei (10. Ábra) is megerısítik. Ezt összevetve a vizsgált gének expressziós aktivitásával arra következtethetünk, hogy vad növények leveleiben az alacsonyabb mértékő fagyállóságot, valamint az ezzel összefüggésbe hozható fiziológiai jelenségeket valószínőleg a VRN1 transzkripciós faktor vernalizációs hideghatás következtében megnövekedı akkumulációja, valamint a CBF-COR gének hidegindukciójának ezzel összefüggı csökkenése eredményezi. Árpában kimutatták, hogy az Arabidopsis COR15 génjével homológ, hidrofil tulajdonságú COR14b fehérje a kloroplasztisz sztrómájában helyezkedik el (Crosatti és mtsai., 1995), akkumulációja pedig megnövekedett fagyállóságot eredményez (Artus és mtsai., 1996). Feltételezett szerepe a membrán stabilizálása, védelme a fagy által okozott sérülésektıl, így csökkentheti az ionkiáramlás mértékét, s elısegítve a fotoszintetikus elektrontranszport lánc integritásának fenntartását megfelelıen magas szinten tarthatja az Fv/Fm paraméter értékét (Artus és mtsai., 1996). A változó (Fv) és a maximális fluoreszcencia (Fm) arányából számított Fv/Fm paraméter a nyitott PSII reakciócentrumok maximális kvantumhatékonyságával, az excitációs kapacitással arányos, ami a PSII reakciócentrum és a fotoszintetikus elektrontranszport lánc általános állapotát, praktikusan a funkcionális integritásának mértékét mutatja. Az alacsony hımérséklet a visszafogottabb CO2 fixáció miatt csökkenti a fotoszintetikus rendszerben mozgó elektronok transzportálási rátáját, így a plasztokinon pool redukáltsági szintjének emelkedése révén növeli annak az esélyét, hogy a gerjesztett energia nem tud elvezetıdni a rendszerben, ami fotoinhibíciót eredményezhet. Ennek során a felhasználatlan energia nagy része fluoreszcencia és hı formájában kisugárzódik (Butler és Kitajima, 1975). Ha az elektrontranszport lánc valami miatt sérült, az elektronok mozgása gátolt, a fotokémiai kioltás kevésbé lehetséges, így ez a folyamat már alacsonyabb fényintenzitáson végbemegy, ami csökkenést eredményez az Fv/Fm paraméter értékében. Az akklimáció során végbemenı, membránösszetételt is érintı változások ezt a fotoinhibíciós hatást ellensúlyozzák (Huner és
mtsai., 1993). Fagytőrı és fagyérzékeny zab genotípusok vizsgálata alapján leírták, hogy az alacsony, de még fagypont feletti hımérséklet a paraméter visszafordítható csökkenését eredményezi (Rizza és mtsai., 2001). Ebben a vizsgálatban kimutatták, hogy -10 °C-os, sötétben végzett fagyasztás viszont drámai, visszafordíthatatlan csökkenést eredményez kontroll növényekben a hidegedzettekhez képest. Eredményeik alapján kialakított hipotézisüket, mely szerint a különbözı genotípusoknál stresszhatást követıen meghatározható Fv/Fm paraméter jól korrelál a fagytőrésük mértékével a plazmamembrán integritását mérı vizsgálatok, valamint szántóföldi ellenırzı kísérletek is megalapozzák.
Ezeket a hipotéziseket megerısíti annak a korábbi kutatásnak az eredménye, melynek során kapcsolatot mutattak ki a PSII tilakoidmembrán lipifázisában mozgó elektron-akceptorának, a plasztokinonnak (QA) redox státuszát érintı modulációs mechanizmusok hatékonysága, valamint a genotípus által elérhetı maximális hidegtőrés mértéke között (Öquist és mtsai., 1993).
Eredményeink alapvetıen az eddig körvonalazott modellt támasztják tehát alá. Azt mutatják, hogy a homozigóta recesszív mutáns (mvp/mvp) növények nagyobb mértékő fagyállóságát egyrészt az okozza, hogy a hajtáscsúcsi merisztémák vegetatív mőködés felé történı elkötelezettségét a VRN1 gén funkcióvesztése „befagyasztja”, lehetıvé téve az apikális regenerációs képesség megırzését, valamint hogy a VRN1 gén kiesése magasabb hidegakklimációs kapacitást eredményez mutáns növényekben a vad egyedekhez képest.
Ennek az lehet a magyarázata, hogy a VRN1 gén aktivitásának hiányában a CBF-COR rendszer nem kerül annak gátló hatása alá, s így aktívabb mőködésbe léphetnek a vegetatív szervek fagyállóságának kialakításáért felelıs fiziológiai folyamatok. Kimutattuk, hogy a VRN1 gén a hidegakklimáció kialakításában szerepet játszó szabályozó gének közül csak bizonyos alcsoportok mőködésére van hatással, míg mások aktivitását nem befolyásolja. Ez a hatás azonban elegendı a hidegedzıdési folyamatok nagy mértékő módosításához.
A CBF-COR rendszer mőködési sajátosságainak vizsgálata dedifferenciált árpa szövettenyészetekben
A hidegakklimáció folyamata igen összetett, sokféle faktor által befolyásolt folyamat, így az azt szabályozó transzkripciós faktorok mőködésének pusztán a hideg hatására bekövetkezı megváltozását nehéz az egyéb, egymással kölcsönható folyamatok hatásától mentesen vizsgálni. Ezért kutatásaink során egy olyan egyszerősített növényi rendszer vizsgálatára összpontosítottunk, melynek segítségével a fagyállóság kialakításában szerepet játszó, alapvetı sejt szintő válaszok elválaszthatók a teljes növény szintjén bekövetkezı, komplex eseményektıl. Modellrendszerünk kiválasztását indokolja, hogy gabonafélék esetében az optimális fagyállóság legfontosabb komponense a bokrosodási csomóban elhelyezkedı, a hajtáscsúcsi osztódó szövetben mőködı, pluripotens növényi ıssejtek túlélési képessége. A differenciálatlan osztódó sejtek hidegstresszre adott, alapvetı válaszainak megértése tehát kulcsfontosságú a fagyállóságot kialakító molekuláris folyamatok felderítése szempontjából.
Ehhez elıkísérletek alapján szövettenyésztési rendszerben is jól kezelhetı, fagytőrı ıszi árpa genotípust (Hordeum vulgare, L. cv. Nure; 2n=2x=14; genom: HH) válaszottunk ki kutatásunk alanyaként, s kidolgoztuk az érett embriókból elıállított, kettes típusú kallusz kultúrájának speciális szövettenyésztési protokollját, valamint fagyállóságának tesztelési körülményeit. Osztályunkon korábban búza kromoszóma szubsztitúciós vonalak kallusztenyészetein végeztek hasonló vizsgálatokat, melyek során kimutatták, hogy a
Ehhez elıkísérletek alapján szövettenyésztési rendszerben is jól kezelhetı, fagytőrı ıszi árpa genotípust (Hordeum vulgare, L. cv. Nure; 2n=2x=14; genom: HH) válaszottunk ki kutatásunk alanyaként, s kidolgoztuk az érett embriókból elıállított, kettes típusú kallusz kultúrájának speciális szövettenyésztési protokollját, valamint fagyállóságának tesztelési körülményeit. Osztályunkon korábban búza kromoszóma szubsztitúciós vonalak kallusztenyészetein végeztek hasonló vizsgálatokat, melyek során kimutatták, hogy a