Μελέτη της νιτρο-οξειδωτικής απόκρισης φυτών μηδικής (Medicago truncatula L.) στην προσβολή από το άκαρι Tetranychus urticae κάτω από συνθήκες ξηρασίας

Abstract

Τα φυτά αναπτύσσονται σε ένα δυναμικό περιβάλλον, το οποίο τα αναγκάζει να βελτιστοποιήσουν τους μηχανισμούς άμυνάς τους, εναντίον διαφόρων δυσμενών περιβαλλοντικών συνθηκών που προκαλούνται απο αβιοτικούς ή/και βιοτικούς παράγοντες. Οι ενεργές μορφές οξυγόνου και αζώτου (Reactive oxygen and nitrogen species; RONS) είναι γνωστό ότι παράγονται κάτω από συνθήκες καταπόνησης και παίζουν καθοριστικό ρόλο στην απόκριση του φυτού. Σκοπός τη παρούσας μελέτης είναι η εξακρίβωση του ρόλου των RONS τόσο των επιμέρους όσο και των συνδιαστικών επιδράσεων δύο σημαντικών παραγόντων καταπόνησης, της ξηρασίας και της προσβολής απο το μυζητικό άκαρι Tetranychus urticae σε φυτά μηδικής (Medicago truncatula) σε τοπικό και διασυστηματικό επίπεδο. Για την υλοποίηση του πιο πάνω στόχου αρχικά πραγματοποιήθηκαν φασματοφωτομετρικές αναλύσεις που συμπεριλαμβάνουν: τον προσδιορισμό της υπεροξείδωσης των λιπιδίων (περιεκτικότητα MDA), του υπεροξειδίου του υδρογόνου (H2O2) και της προλίνης, και ακολούθως μοριακές αναλύσεις. Ιδιαίτερα ενδιαφέρον φάνηκε το γεγονός ότι η παρουσία του ακάρεος οδήγησε σε μικρή αύξηση της κυτταρικής ζημιάς, ενώ τα υψηλότερα επίπεδα ΜDA παρατηρήθηκαν σε φυτά κάτω από ξηρασία και σε φυτά κάτω από συνθήκες ξηρασίας παρουσία ακάρεος. Τα επίπεδα του H2O2 ήταν υψηλότερα στην περίπτωση του συνδιασμού ξηρασίας και ακάρεος σε τοπικό επίπεδο. Τα επίπεδα προλίνης ήταν πολύ υψηλότερα στα φυτά κάτω από ξηρασία σε σχέση με τα αντίστοιχα αρδευόμενα, με υψηλότερα επίπεδα να καταγράφονται στα φυτά που ήταν κάτω από το συνδιασμό των καταπονήσεων. Η ανάλυση της γονιδιακής έκφρασης που έγινε με τη χρήση qRT-PCR για τα γονίδια που εμπλέκονται στο μεταβολισμό των RONS (ποιά-SOD, PAO, DAO, NR, AOX), έδειξε ότι ο συνδιασμός της αβιοτικής και βιοτικής καταπόνησης, αλλά και η επίδραση της κάθε μιας ξεχωριστά, οδήγησε σε διαφορική γονιδιακή ρύθμιση. Όσον αφορά την έκφραση των γονιδίων που σχετίζονται με τη βιοσύνθεση της προλίνης, παρατηρήθηκε επαγωγή στα φυτά κάτω από ξηρασία, ενώ η παρουσία του ακάρεος φαίνεται να επηρρεάζει τα επίπεδα έκφρασης των γονιδιών αυτών σε τοπικό και διασυστηματικό επίπεδο. Από την παρούσα εργασία φαίνεται ότι οι RONS παίζουν σημαντικό ρόλο στην απόκριση του φυτού σε συνδιασμό καταπονήσεων.