Αξιολόγηση διαγονιδιακών φυτών Cucumis melo (πεπονιού) στα οποία έχει κατασταλεί το γονίδιο της οξειδάσης του ασκορβικού οξέος
Creators: name: Χατζοπούλου, Φανή Μαυρουδή
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2008
Subjects: Πεπόνι
Ασκορβικό οξύ
Οξειδάση του ασκορβικού οξέος
Διαγονιδιακά φυτά
Ωρίμανση
Cucumis melo (melon)
Ascorbic acid
Ascorbate oxidase
Transgenic plant
Ripening

description: Το L-Ασκορβικό οξύ (AA, Vitamin C) αποτελεί απαραίτητο θρεπτικό στοιχείο για τη σωστή λειτουργία του οργανισμού. Τα πρωτεύοντα ωστόσο, καθώς και ορισμένα άλλα ζωικά είδη, έχουν χάσει την ικανότητα να το συνθέτουν και για το λόγο αυτό η διαθεσιμότητά του εξαρτάται από την πρόσληψη μέσω της διατροφής. Το ΑΑ διαδραματίζει σημαντικό ρόλο στο μεταβολισμό, δρώντας ως συμπαράγοντας σε διάφορα ένζυμα και απαλλάσσοντας τον οργανισμό από τις ελεύθερες ενεργές ρίζες. Στα φυτά, το ΑΑ αποτελεί σημαντικό παράγοντα, αφού λειτουργεί ως αντιοξειδωτικό, ως συμπαράγοντας ενζύμων και ως δότης/δέκτης στη μεταφορά ηλεκτρονίων. Την τελευταία δεκαετία έχει προταθεί ένας ρυθμιστικός ρόλος του ΑΑ στην κυτταρική διαίρεση και μεγέθυνση, αλλά και στη χαλάρωση του κυτταρικού τοιχώματος. Ένα από τα ένζυμα που ευθύνονται για την οξείδωση του ΑΑ είναι η οξειδάση του ασκορβικού οξέος (ΑΟ, EC 1.10.3.3). Η ΑΟ είναι μία γλυκοπρωτεΐνη που απαντάται στο κυτταρικό τοίχωμα και ανήκει στην οικογένεια των ενζύμων που δεσμεύουν ιόντα χαλκού. Καταλύει την οξείδωση του ΑΑ προς δεϋδροασκορβικό οξύ (DHA) δια μέσου του μονοδεϋδροασκορβικού οξέος (MDHA). Παρά το γεγονός ότι έχουν προταθεί ποικίλες βιοχημικές λειτουργίες για την ΑΟ, ο ακριβής φυσιολογικός της ρόλος παραμένει αδιευκρίνιστος. Προκειμένου να διερευνηθεί η λειτουργία της ΑΟ στην ανάπτυξη, στη φυσιολογία των καρπών και στο οξειδοαναγωγικό δυναμικό του ΑΑ, μελετήθηκε μία ομόζυγη διαγονιδιακή σειρά πεπονιού (Cucumis melo), στην οποία η ΑΟ είχε κατασταλεί μέσω γενετικής τροποποίησης (φαινόμενο συν-καταστολής). Η καταστολή του γονιδίου της ΑΟ είχε ως αποτέλεσμα τη μείωση της ενζυματικής δράσης της ΑΟ σε ποσοστό έως 99% στους διαγονιδιακούς καρπούς, γεγονός που προκάλεσε δραματική αναστολή της ανάπτυξης των καρπών, όπως αυτή φάνηκε από το βάρος των καρπών ηλικίας 32 ημερών έως το στάδιο της πλήρους ωρίμανσης (στάδιο 40 ημερών). Ταυτοχρόνως, παρατηρήθηκε υψηλότερη παραγωγή αιθυλενίου και CO2, οδηγώντας σε πρόωρη ωρίμανση και ελάττωση της συνεκτικότητας των διαγονιδιακών καρπών συγκριτικά με τους καρπούς αγρίου τύπου. Ακόμη, η γενετική τροποποίηση προκάλεσε αύξηση του αποπλαστικού ΑΑ και ελάττωση του DHA, τροποποιώντας το οξειδοαναγωγικό δυναμικό του αποπλάστη των διαγονιδιακών καρπών. Περαιτέρω ανάλυση σε μοριακό και βιοχημικό επίπεδο θα βοηθήσει την κατανόησή μας σχετικά με τη συμμετοχή της ΑΟ 10στην ανάπτυξη των καρπών, στην κυτταρική μεγέθυνση και στη χαλάρωση του κυτταρικού τοιχώματος
description: L-Ascorbic acid (AA, Vitamin C) is an essential nutrient that primates, and a number of other animals, have lost the ability to synthesize and therefore they depend on dietary sources to meet needs. AA plays an important role in metabolism acting as a cofactor for many enzymes and in scavenging free radicals. In plants, it is also a crucial compound, with important roles as an antioxidant, as an enzyme cofactor and as a donor/acceptor in electron transport. The last few years it has been proposed a regulatory role of AA in cell division and expansion, as well as in cell wall loosening. One of the enzymes responsible for the oxidation of AA is ascorbate oxidase (AO, EC 1.10.3.3). Ascorbate oxidase belongs to the copper-containing enzyme family and catalyzes the oxidation of AA to dehydroascorbic acid (DHA) via monodehydroascorbic acid (MDHA). Although various biochemical functions have been proposed for AO, its precise physiological role still remains unclear. To explore the role of AO in fruit physiology, growth and AA redox state, homozygous melon (Cucumis melo) transgenic line in which the expression of AO was suppressed through genetic engineering were evaluated in terms of growth, weight, firmness, ethylene and carbon dioxide production. The resultant significant suppression of approximately 99% in AO activity in transgenic fruit caused a dramatic arrest in fruit growth as measured by weight starting from 32 days after pollination (DAP) until the completion of ripening at 40-DAP. Simultaneously, an increase in ethylene and carbon dioxide production were observed in ripe transgenic fruit which resulted in early ripening and a decrease in fruit firmness compared to wild type fruit. Further, this genetic modification increased the apoplastic AA and decreased the DHA, thus altering the ascorbate redox state in transgenic melon fruit. Further analysis of the melon transgenic lines at the molecular and biochemical levels will help us to understand the AO participation in fruit growth, cell wall expansion and cell wall softening.