Peter Olsson
Forskare
Molecular and Metabolic Aspects of Plant and Bacterial Salt Tolerance
Författare
Summary, in Swedish
Popular Abstract in Swedish
Salt ackumulering på jordbruksmark är en historisk såväl som ett av de potentiellt största problem som mänskor har haft och har. Forskare har undersökt och försökt lösa detta problem under en lång tid. Över 20 reviewer har publicerats om ämnet under de senaste fem åren.
I denna avhandling redogörs summariskt för utbredningen av salt stress i dagens jordbruk, samt de toxiska och skadliga effekterna av salt på växter och bakterier. Mer omfattande sammanställningar om osmotisk skyddande och potentiellt osmotiskt skyddande molekyler, glycin betaine (GB) och ?-aminbutyrate (GABA) ges. Dessutom pressenteras en översikt över modern microarray transkriptions analys teknik.
Det är allmänt accepterat att GB är en av de mest effektiva osmolyterna som hjälper organismer att motstå många sorters stress som inte har ett biologiskt ursprung såsom salt och kyla. En undersökning av GBs effekt på transkriptomet indikerade att GB kan ha effekter som påminner om växthormoner i Arabidopsis. Många gener med förhöjda transcribtionsnivåer på grund av GB behandling verkar ha en tillväxtinhiberande effekt på Arabidopsis. I Escherichia coli påverkar GB flera heat shock proteins transkriptions nivåer. Denna effekt stöder tidigare studier som föreslagit att GB kan verka som kemiska chaperon. GB påverkade också E. colis tillväxthastighet positivt i medium med höga salt halter och hjälpte hyperosmotisk chokade Arabidopsis att överleva.
GABA har tillskrivits flera viktiga funktioner för t.ex. salt och köld tolerans i växter. Dessa funktioner inkluderar: GABA kanske fungerar som en signaleringsmolekyl och GABA kan vara inblandad i skyddet mot reaktiva syremolekyler. Tobaksfröer transformerad med en calmodulin gen från oxe grodde snabbare på medium med höga salthalter jämfört med kontroll fröer. Dessa transgena tobaksfröer och groddar hade dessutom en högre transient nivåer av GABA under groningen. GABA producerade troligen med hjälp av Ca2+/calmodulin stimulerat glutamat decarboxylase. En analys av groningshastigheten på medier med olika tillsatser och kombinationer av NaCl, LaCl3, EGTA, CaCl2 och GABA och en analys av fria aminosyrors nivåer i utvecklade tobaksplantor chock behandlade med NaCl indikerade att GABA troligen inte fungerar som en osmolyt utan snarare som en signaleringsmolekyl i salt stressad tobak.
Det är väl belagt att höga salthalter i jord och vatten minskar syres löslighet. Därför undersöktes hemoglobin syntetiserande E. colis tillväxt egenskaper i medium med höga salthalter. E. coli som syntetiserade Vitreoscilla hemoglobin uppnådde en högre optisk cell densitet och hade en lägre nivå av fettsyra-peroxidation än kontroller. Dessa iakttagelser kan betyda att Vitreoscilla hemoglobin kan öka E. colis motståndskraft mot reaktiva syremolekyler in vivo under salt stress.
Salt ackumulering på jordbruksmark är en historisk såväl som ett av de potentiellt största problem som mänskor har haft och har. Forskare har undersökt och försökt lösa detta problem under en lång tid. Över 20 reviewer har publicerats om ämnet under de senaste fem åren.
I denna avhandling redogörs summariskt för utbredningen av salt stress i dagens jordbruk, samt de toxiska och skadliga effekterna av salt på växter och bakterier. Mer omfattande sammanställningar om osmotisk skyddande och potentiellt osmotiskt skyddande molekyler, glycin betaine (GB) och ?-aminbutyrate (GABA) ges. Dessutom pressenteras en översikt över modern microarray transkriptions analys teknik.
Det är allmänt accepterat att GB är en av de mest effektiva osmolyterna som hjälper organismer att motstå många sorters stress som inte har ett biologiskt ursprung såsom salt och kyla. En undersökning av GBs effekt på transkriptomet indikerade att GB kan ha effekter som påminner om växthormoner i Arabidopsis. Många gener med förhöjda transcribtionsnivåer på grund av GB behandling verkar ha en tillväxtinhiberande effekt på Arabidopsis. I Escherichia coli påverkar GB flera heat shock proteins transkriptions nivåer. Denna effekt stöder tidigare studier som föreslagit att GB kan verka som kemiska chaperon. GB påverkade också E. colis tillväxthastighet positivt i medium med höga salt halter och hjälpte hyperosmotisk chokade Arabidopsis att överleva.
GABA har tillskrivits flera viktiga funktioner för t.ex. salt och köld tolerans i växter. Dessa funktioner inkluderar: GABA kanske fungerar som en signaleringsmolekyl och GABA kan vara inblandad i skyddet mot reaktiva syremolekyler. Tobaksfröer transformerad med en calmodulin gen från oxe grodde snabbare på medium med höga salthalter jämfört med kontroll fröer. Dessa transgena tobaksfröer och groddar hade dessutom en högre transient nivåer av GABA under groningen. GABA producerade troligen med hjälp av Ca2+/calmodulin stimulerat glutamat decarboxylase. En analys av groningshastigheten på medier med olika tillsatser och kombinationer av NaCl, LaCl3, EGTA, CaCl2 och GABA och en analys av fria aminosyrors nivåer i utvecklade tobaksplantor chock behandlade med NaCl indikerade att GABA troligen inte fungerar som en osmolyt utan snarare som en signaleringsmolekyl i salt stressad tobak.
Det är väl belagt att höga salthalter i jord och vatten minskar syres löslighet. Därför undersöktes hemoglobin syntetiserande E. colis tillväxt egenskaper i medium med höga salthalter. E. coli som syntetiserade Vitreoscilla hemoglobin uppnådde en högre optisk cell densitet och hade en lägre nivå av fettsyra-peroxidation än kontroller. Dessa iakttagelser kan betyda att Vitreoscilla hemoglobin kan öka E. colis motståndskraft mot reaktiva syremolekyler in vivo under salt stress.
Avdelning/ar
- Tillämpad biokemi
Publiceringsår
2005
Språk
Engelska
Dokumenttyp
Doktorsavhandling
Förlag
Department of Pure and Applied Biochemistry, Lund University
Ämne
- Biochemistry and Molecular Biology
Nyckelord
- Biotechnology
- Bioteknik
- metabolism
- gamma-aminobutyric acid
- Nicotiana tabacum
- salinity
- hypoxia
- heamoglobin
- microarray
- glycine betaine
- NaCl
- GABA
- Vitreoscilla
- calmodulin
- Esherichia coli
- tobacco
- Biokemi
- Metabolism
- Biochemistry
- Arabidopsis
Status
Published
Handledare
- Leif Bülow
ISBN/ISSN/Övrigt
- ISBN: 91-628-6494-7
Försvarsdatum
12 maj 2005
Försvarstid
10:30
Försvarsplats
Hörsal B, Kemicentrum, Sölvegatan 39, LUND
Opponent
- John Einset (Professor)