Uticaj ciklusa suše na metabolizam ugljenih hidrata i antioksidanata kod divljeg tipa i flacca mutanta paradajza (Lycopersicum esculentum Mill.) gajenih na različitim svetlosnim režimima

Abstract

Stres suše, u kombinaciji sa svetlošću visokog intenziteta zračenja, predstavlja jedan od najrasprostranjenijih abiotskih faktora koji ima negativan uticaj na rastenje i prinos biljaka. U cilju ispitivanja uticaja sniženog nivoa apscisinske kiseline (ABA) na razvijanje strategija neophodnih za toleranciju biljaka na sušu, u ovom istraživanju korišćena su dva genotipa paradajza sa konstitutivno različitim sadržajem ABA, divlji tip Ailsa Craig i flacca mutant. Biljke su gajene na svetlosti nižeg i višeg intenziteta i bile podvrgnute jednom, odnosno trima ciklusima suše, koji su bili praćeni periodima rehidratacije. Uticaj suše i rehidratacije praćen je na morfološkom (sveža i suva masa, površina listova) i fiziološkom nivou (provodljivost stoma, ukupni vodni potencijal), kao i primenom biohemijskih (određivanje ugljenih hidrata, aminokiselina, askorbata) i molekularnih metoda (praćenje ekspresije gena uključenih u metabolizam ABA i određivanje ekspresije nekodirajučih RNK molekula).Rezultati prikazani u ovoj disertaciji pokazali su da je održavanje homeostaze ABA od presudnog značaja za rastenje i razviće paradajza i u uslovima optimalnog vodnog režima, kao i da je flacca mutant pogodan model sistem za proučavanje uticaja smanjene akumulacije ABA na razvoj strategija za razvijanje tolerancije biljaka na sušu.Pokazano je da akumulacija osmotski aktivnih jedinjenja kod oba genotipa, kao i promene na morfološkom nivou značajno doprinose razvoju mehanizama tolerancije paradajza na sušu.Izlaganje biljaka ciklusima suše indukovalo je promene u akumulaciji antioksidativnih komponenti (askorbat i epidermalni flavonoidi), strukturi ćelijskog zida, ali i u ekspresiji nekodirajućih RNK molekula, što potencijalno može doprineti razvijanju memorije kod paradajza na ponovljeni stres suše.

Drought stress combined with high light intensity is one of the most common abiotic factors that have a negative impact on plant growth and yield. In order to examine the effect of reduced abscisic acid (ABA) level in the development strategies necessary for drought tolerance in plants, tomato genotypes with constitutively different ABA content, wild type Ailsa Craig and flacca mutant, were used in this study. Plants grown on either lower or higher light intensity were subjected to one or three drought cycles, followed by periods of rehydration. The impact of drought and rehydration was monitored on morphological (fresh and dry weight, leaf area) and physiological level (stomatal conductivity, leaf water potential), and by measuring biochemical (carbohydrates, amino acids, ascorbate) and molecular parameters (expression of genes involved in ABA metabolism and expression of noncoding RNA molecules).The results obtained in this dissertation showed that maintaining ABA homeostasis is crucial for tomato growth and development, even in optimal water regimes, and also that flacca mutant is a suitable model system for studying the impact of reduced ABA accumulation in development of drought tolerance strategies.It has been noticed that morphological changes and osmolyte accumulation in both genotypes significantly contribute in developing drought tolerance mechanisms of tomato plants.Exposure of plants to several drought cycles has induced changes in the accumulation of antioxidant components (ascorbate and epidermal flavonoids), cell wall structure, but also in the expression of non-coding RNA molecules, which could potentially contribute to memory development in tomatoes.