Acclimation of tomato (Lycopersicon esculentum Mill. L.) to osmotic and salt stresses: crosstalk between hormonal regulation and signal transduction pathways
Paradicsom (Lycopersicon esculentum Mill. L.) akklimatizációja ozmotikus és sóstressz hatására: kapcsolatok hormonhatások és jelátviteli utak között
Title in English
Acclimation of tomato (Lycopersicon esculentum Mill. L.) to osmotic and salt stresses: crosstalk between hormonal regulation and signal transduction pathways
Panel
Plant and animal breeding
Department or equivalent
Department of Plant Biology (University of Szeged)
Participants
Erdei, László Kiss, Jánosné Lehoczkiné dr. Simon, Mária Mainé dr. Csiszár, Jolán Szabó, Margit
Starting date
2002-01-01
Closing date
2005-12-31
Funding (in million HUF)
8.272
FTE (full time equivalent)
0.00
state
closed project
Final report
Results in Hungarian
A szalicilsav (SA) előkezelés alkalmas volt a paradicsom növények ionos és nem ionos ozmotikus stressz akklimatizációjának javítására. Az SA önmagában is ozmotikus stresszt váltott ki, ami a második stresszor előtt már aktiválta a legfontosabb védekezési mechanizmusokat. Ezek első eleme az ozmotikus és/vagy térfogati adaptáció. A 100 mOsm PEG 6000-rel kiváltott ozmotikus stressz akklimatizációt már a 10-7 M-os előkezelés is javította, elsősorban az oldható cukrok akkumulációján alapuló előzetes ozmotikus adaptáció miatt. A 100 mM NaCl-dal kiváltott sóstresszel szemben a 10-4 M-os SA előkezelés volt hatékony, amely az antioxidáns enzimrendszereket, elsősorban az aszkorbát és guaiakol peroxidázt is aktiválta a gyökérben, és nem csökkentette drámaian a kataláz és a glutation reduktáz aktivitást. Ugyanez az előkezelés megnövelte a nem enzimatikus antioxidánsok, így a karotinoidok és a putreszcin mennyiségét a hajtásban, sóstressz alatt. Az SA indukálta az ABS szintézisét és akkumulációját az előkezelés során. Ezáltal már a második stresszor hatása előtt aktiválódik az ABS jelátvitel. Az ABS szintézisének fokozódása az abszcizinaldehid oxidáz AO1 izoenzime aktiválódásának következménye. Az SA előkezelés a termesztett paradicsomban a halofita vad paradicsomfajhoz, a L. pennelliihez hasonló fiziológiai változásokat indukált. Elősegítette a Na+ hajtásba irányuló transzportját és ott szervetlen ozmotikumként való felhasználását, ami a halofitákhoz hasonlóan megnövelte e relatív növekedési sebességet sóstressz alatt.
Results in English
Pretreatments of tomato with 10-7 or 10-4 M salicylic acid (SA) improved the acclimation of plants to non-ionic osmotic stress and salt stress induced by 100 mOsm PEG 6000 or 100 mM NaCl, respectively. SA pretreatments resulted in an osmotic stress and as a consequence, a fast acclimation process and an enhanced resistance before the application of the second stressor. 10-7 M SA pretreatments resulted in an osmotic adaptation based on soluble carbohydrate accumulation. This proved to be effective for improving the acclimation to non-ionic osmotic stress. 10-4 M SA pretreatment induced antioxidative defence mechanisms, first of all it enhanced the activity of ascorbate peroxidase and guaiacol peroxidase in the roots. In the presence of 100 mM NaCl, the glutathione reductase activity of the plants remained high in the roots, and they also could maintain high levels of non enzymatic antioxidants, such as carotenoids and a polyamine, putrescine in the shoots. This enabled plants to acclimate successfully to salt stress. SA pretreatments induced the biosynthesis and accumulation of abscisic acid (ABA). This was based on the enhanced activity of abscisic aldehyde oxidase 1, an isoenzyme, converting abscisic aldehyde to ABA in the root tissues. Thus, the induction of ABA signal transduction and expression of ABA regulated genes had been occurred in SA-pretreated plants before salinization. SA pretreatments made the physiological response to salt stress of L. esculentum similar to that of L. pennellii, a Na+ accumulating, halophitic wild tomato species.
Szepesi Á; Csiszár J; Gémes K; Erdei L; Tari I: Salicylic acid improves the acclimation of Lycopersicon esculentum Mill L. to high salinity by approximating its salt stress response to that of the wild species L. pennellii, submitted to Physiol Plant, 2006
Szepesi Á; Csiszár J; Gémes K; Erdei L; Tari I: Comparison of salt stress response of three tomato genotypes, közlésre előkészítve, 2006
Gémes K: Abszcizinsav és a poliaminok szerepe szalicilsavval előkezelt paradicsom növények sóstressz válaszában, Szakdolgozat, 2006
Tari I; Csiszár J; Szalai G; Horváth F; Pécsváradi A; Szepesi Á; Szabó M; Erdei L: Acclimation of tomato plants to salinity stress after salicylic acid pretreatment, Acta Biol Szeged 46: 55-56, 2002
Tari I: Acclimation of different tomato cultivars to salinity stress after salicylic acid pretreatment, In: 7. Magyar Növényélettani Kongresszus, Szeged: 2002., előadás, 2002
Szepesi Á; Tari I: A fotoszintetikus hatékonyság szerepe szalicilsavval előkezelt paradicsom növények sóstressz akklimatizációjában, In: V. Magyarországi Fotoszintézis Konferencia, Noszvaj, 2003. Absztraktgyűjtemény, pp. 15-16., 2003
Tari I; Csiszár J; Gallé Á; Bajkán Sz; Szepesi Á; Vashegyi Á: Élettani megközelítések gazdasági növényeink szárazságtűrésének genetikai transzformációval történő javítására, Bot Közlem, 2004
Erdei L (ed); Csiszár J; Erdei L; Pécsváradi A; Szabó M; Tari I: Növényélettan: Növekedés- és fejlődésélettan (etilén, szalicilsav, gibberellinek, egyéb növekedésszabályozók fejezet, JATEPress 175-205; 261-281; 283-323, 2004
Szepesi Á: Szalicilsav hatása a paradicsom növények sóstressz akklimatizációjára, Diplomamunka, SZTE Növényélettani Tanszék könyvtára, 2003
Bajkán Szilvia: Etilénkezelés hatása paradicsom növények ozmotikus adaptációjára és az oxidatív stresszel szembeni akklimatizációs folyamatokra, Diplomamunka, SZTE Növényélettani Tanszék könyvtára, 2004
Fehérné Kiss Gabriella: Az etilén szerepe paradicsom növények abiotikus stresszorokhoz történő akklimatizációs folyamataiban, Szakdolgozat, Szegedi Tudományegyetem Növényélettani Tanszék könyvtára, 2003
Tari I; Szepesi Á; Csiszár J; Bajkán Sz; Gémes K; Horváth F; Erdei L; Deér KA; Simon LM: Improvement of salt stress response of tomato with salicylic acid, Acta Biol Szeged, előadás, 2005
Kiss Gyöngyi: Paradicsom aldóz reduktáz enzim vizsgálata, Diplomamunka, Szegedi Tudományegyetem Biokémiai Tanszék könyvtára, 2004
Szepesi Á; Csiszár J; Bajkán Sz; Gémes K; Horváth F; Erdei L; K. Deér A; L Simon M; Tari I: Role of salicylic acid pre-treatment on the acclimation of tomato plants to salt- and osmotic stress, Acta Biol Szeged 49: 123-125, 2005
Tari I; L Simon M; K. Deér A; Csiszár J; Bajkán Sz; Kis Gy; Szepesi Á;: Influence of salicylic acid on salt stress acclimation of tomato plants: oxidative stress responses and osmotic adaptation, Acta Physiol Plant 26: 237, 2004
