Please use this identifier to cite or link to this item: https://ktisis.cut.ac.cy/handle/10488/11397
Title: More than a fungicide: unravelling the beneficial effects of KM in plants
Authors: Antoniou, Chrystalla 
Keywords: Plants;Underlying mechanisms;Kresoxim-methyl
Advisor: Fotopoulos, Vasileios
Issue Date: May-2018
Publisher: Τμήμα Γεωπονικών Επιστημών, Βιοτεχνολογίας και Επιστήμης Τροφίμων, Σχολή Γεωτεχνικών Επιστημών και Διαχείρισης Περιβάλλοντος, Τεχνολογικό Πανεπιστήμιο Κύπρου
Abstract: The human global population is rising rapidly every year, increasing the demand for sustainable food production in modern climate change-striken agriculture. A greater understanding of how plants regulate their growth and unraveling the factors underpinning plant growth are therefore fundamental for crop yield improvement. Subsequently, finding strategies to optimize crop production as well as plant survival in the presence of abiotic stress factors is a task of crucial importance. The existence of chemical compounds with promising features resulting in plant growth promotion and enhanced tolerance to abiotic stress is attracting increasing attention. Strobilurins comprise an important class of fungicides applied in a range of plants that exert positive effects in plant fitness and physiology, frequently defined as “greening effect”. The central aim of this thesis was to unravel the underlying mechanisms responsible for the kresoxim-methyl (KM; a representative member of strobilurins)-induced growth promotion and enhanced stress tolerance. KM emerged to be a promising priming inducer by ameliorating the deleterious effects of salinity and drought in plants via the regulation of multiple cellular, biochemical and molecular processes. These promising results, and in particular, the effects observed in treated plants grown under optimal conditions were the driving force to subsequently examine the potential effects of KM as a plant growth promoting compound in greater depth. Application of KM by root watering, in its commercial formulation Stroby®-WG (BASF), resulted in a profound positive effect in Arabidopsis rosette growth by enhancing cell proliferation. Stroby-treated plants revealed differential expression of nitrate and sugar transporter as well as iron-related genes including the subgroup Ib basic helix-loop-helix (bHLH) transcription factors. bHLH039 in particular, was found to play a pivotal role in mediating Stroby-induced growth promotion. Pharmacological studies showed that nitric oxide (NO) was produced not only in the leaves but possibly in roots as well. The findings of the present thesis firmly support the notion that Stroby-mediated growth promotion is mainly a result of NO signaling function, which elicits downstream developmental processes. However, further research is needed to fully unravel the effect of Stroby in the root, focusing on the source and function of NO produced following Stroby treatment. Collectively, the findings of this thesis provide new insight in the mode of action of KM as a promising priming agent and growth promoting compound.
Description: Ο συνεχώς αυξανόμενος πληθυσμός της γης σε συνδυασμό με τις κλιματικές αλλαγές που παρατηρούνται τα τελευταία χρόνια, οδηγούν στην ανάγκη εξεύρεσης μεθόδων και διαδικασιών μεγιστοποίησης της παραγωγικότητας των φυτών. Οι στρομπιλουρίνες είναι μια κατηγορία μυκητοκτόνων τα οποία εκτός της κύριας δράσης τους στην αντιμετώπιση των φυτοπαθογόνων μυκήτων, παρουσιάζουν θετικές επιδράσεις στη φυσιολογία και ανάπτυξη των φυτών. Σε αυτές περιλαμβάνονται η βελτιστοποίηση της ανάπτυξης και παραγωγικότητας των φυτών, καθώς και η επαγωγή μηχανισμών άμυνας των φυτών σε συνθήκες αβιοτικών καταπονήσεων. Η παρούσα διδακτορική διατριβή έχει ως σκοπό τη μελέτη των μηχανισμών μέσω των οποίων η στρομπιλουρίνη kresoxim-methyl, επάγει την αύξηση των φυτών και την ανθεκτικότητας τους σε συνθήκες αβιοτικών καταπονήσεων. Η εφαρμογή του KM ως παράγοντας χημικής έναυσης μείωσε σημαντικά τα επίπεδά της κυτταρικής ζημίας αλλά και γενικότερα τις αρνητικές επιπτώσεις της ξηρασίας και της αλατότητας στα φυτά. Τα ενδιαφέρον αποτελέσματα που προέκυψαν τόσο από την εφαρμογή του ΚΜ σε φυτά που είχαν εκτεθεί σε συνθήκες καταπόνησης, όσο και σε φυτά που μεγάλωσαν σε βέλτιστες συνθήκες, αποτέλεσαν το έναυσμα για περαιτέρω μελέτη του ΚΜ ως παράγοντα αύξησης των φυτών. Η εφαρμογή του εμπορικού σκευάσματος Stroby το οποίο περιέχει 50% β/ο ΚΜ και 50% β/ο επιφανειοδραστικές ενώσεις, αύξησε σημαντικά το μέγεθος της ροζέτας του φυτού Arabidopsis thaliana, προωθώντας τις διαδικασίες της κυτταρική διαίρεση. Η μελέτη του μεταγραφώματος έδειξε ότι η μεταχείριση με Stroby ρυθμίζει την έκφραση διαφόρων γονιδίων που κωδικοποιούν μεταφορείς νιτρικών, σακχάρων και σιδήρου, καθώς και την επαγωγή των μεταγραφικών παραγόντων bHLH, που ανήκουν στην υποκατηγορία Ib και εμπλέκονται στην απορρόφηση σιδήρου σε συνθήκες τροφοπενίας σιδηρού. Επιπρόσθετα, η εφαρμογή του Stroby αύξησε τα επίπεδα του μονοξειδίου του Ν (NO) και την ενεργότητα της νιτρικής αναγωγάσης (NR), υποδηλώνοντας την εμπλοκή του ΝΟ ως μόριο σηματοδότησης στην ενεργοποίηση διαδικασιών που οδηγούν σε αύξηση και ανάπτυξη του φυτού. Η εμπλοκή του ΝΟ στην επαγόμενη από το Stroby αύξηση της ροζέτας επιβεβαιώθηκε με την εφαρμογή τόσο του δότη του ΝΟ (SNP) όσο και του παρεμποδιστή (c-PTO). Εν κατακλείδι, η παρούσα διδακτορική διατριβή παρέχει σημαντικές πληροφορίες για την κατανόηση των μηχανισμών μέσω των οποίων το ΚΜ επάγει τόσο την αύξηση του φυτού σε βέλτιστες συνθήκες ανάπτυξης όσο και την άμυνα του φυτού σε συνθήκες αβιοτικών καταπονήσεων.
URI: http://ktisis.cut.ac.cy/handle/10488/11397
Rights: Απαγορεύεται η δημοσίευση ή αναπαραγωγή, ηλεκτρονική ή άλλη χωρίς τη γραπτή συγκατάθεση του δημιουργού και κάτοχου των πνευματικών δικαιωμάτων.
Type: PhD Thesis
Appears in Collections:Διδακτορικές Διατριβές/ PhD Theses

Files in This Item:
File Description SizeFormat
Abstract.pdfAbstract381.53 kBAdobe PDFView/Open
Show full item record

Page view(s) 50

71
Last Week
1
Last month
7
checked on Aug 19, 2019

Download(s) 50

42
checked on Aug 19, 2019

Google ScholarTM

Check


Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.