Inligting

Fotosintese onvolwasse vrugte

Fotosintese onvolwasse vrugte


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Voer onvolwasse vrugte fotosintese uit? Ja hulle het chlorofil liggame. Maar het hulle huidmondjies waardeur hulle koolstofdioksied kan absorbeer soos die groen blare? Groete Ulrik


Ja. Beide vrugte en sade het dikwels huidmondjies sowel as chloroplaste, wat in baie gevalle baie belangrik is vir die ontwikkeling van saad en vrugte. Dit maak sin as jy daaroor dink. As hierdie lewensbelangrike komponente van die plant hul eie energie kan maak, eerder as om heeltemal te vertrou op suikerreserwes wat elders geproduseer word (veral gegewe hoeveel suiker u gemiddelde vrug moet produseer), sou dit 'n baie doeltreffender stelsel wees. As jy belangstel in 'n meer gedetailleerde blik op vrugte en saad huidmondjies, behoort die volgende vraestel 'n goeie beginpunt te maak:

https://www.jstor.org/stable/2442508?seq=1#page_scan_tab_contents

Die skrywers van hierdie artikel het 'n in-diepte ondersoek gedoen na die struktuur en funksies van die vrug- en saad huidmondjies teenwoordig in 'n aantal spesies binne die Eschscholzia genus. Dit is 'n interessante leesstof.


Rol van Biotegnologie en Vrugte

Vrugte bevat 'n hoë persentasie water en toon dus 'n hoë metaboliese aktiwiteit in vergelyking met sade. Gedurende die na -oesstadium duur hierdie hoë aktiwiteit voort en is hulle kwesbaar vir maklike verval en verganklikheid.

Kort raklewe maak dit dus moeilik om die vars vrugte op verafgeleë plekke te vervoer en te bemark. In baie van die gewasse word vrugte geoes tydens 'n onvolwasse of groen volwasse stadium, of deur verkoeling en beheerde atmosfeer te gebruik, word die rakleeftyd verleng.

Sulke metodes is onuitvoerbaar in baie vrugte, bv. mango's, ens. Alternatiewelik word biotegnologiese metodes ontwikkel om die raklewe van vrugte te verleng. Sulke manipulasies is suksesvol uitgevoer in tamatievrugte, waar versagting van vrugte beïnvloed is deur die afregulering van die polygalacturonase-geen.

Verder kan etileenhormoon wat 'n beduidende effek op vrugterypwording het, ook gemanipuleer word. Geleidelik sal hierdie tegnologie uitgebrei word na ander vrugte.

Die meeste beskikbare studies het betrekking op tamatie aangesien dit baie voordele inhou, bv. maklik om geneties te transformeer is 'n belangrike jaarlikse gewas, wyd verbruik, ens. Tussen 20-30 gene is tot dusver geïdentifiseer. Ons beperk ons ​​tot die gene wat verband hou met rypwordingsveranderinge of wat in transgeniese eksperimente verskyn het.

Tamatie, soos baie ander vrugte, soos mango, water spanspek, piesang, appel is 'n belangrike faktor en die rypwording daarvan hou verband met 'n uitbarsting van respiratoriese aktiwiteite by die begin van rypwording. Dit sintetiseer dan etileen. Hierdie gas funksioneer as 'n hormoon om die uitdrukking van rypwordende gene en ontwikkeling van kwaliteitskarakters te begin en te koördineer.

Twee ensiemstappe is betrokke by die produksie van etileen (sien hieronder). Om die rakleeftyd van vrugte te verleng, is dit noodsaaklik om die produksie van etileen te voorkom of dit onmiddellik rondom die vrugte te verwyder.

Omgekeerd is dit moontlik om rypwording van sommige onryp vrugte te stimuleer deur dit met etileengas te behandel of verbindings soos ACC of etephon te verskaf wat tot etileenproduksie lei.

Daar word aanvaar dat daar etileen seintransduksiepad is tydens rypwording en ten minste twee gene is betrokke tydens rypwording. Die eerste rypwordende cDNA wat gekloon en georden word, oorspronklik genoem TOM 6-gekodeerde poligaal-akturonase (PG). Dit is selmodifiserende ensiem wat die hidrolise van poligalakturonzuurkettings in ongemetileerde gebiede van peksie kataliseer.

Met die aanvang van rypwording word die PG -geen transkripsioneel geaktiveer, en die mRNA en proteïene kom baie voor in rypwordende vrugte. Pektinesterase (PE) is 'n tweede selwand en veranderende ensiem wat die metielgroepe uit gemetileerde poligalakturoniese in pektien verwyder. Karotenoïed biosintese gene word ook gerapporteer en hulle help met die omskakeling van chloroplaste in chromoplaste.

Daar is getoon dat die vlak van PSY die belangrikste faktor is in die bepaling van die produksie van likopeen by rypwordende vrugte. Verskeie ander cDNA's wat vir mRNA's kodeer, verbeter tydens rypwording van tamaties, maar die presiese rol daarvan word nog nie verstaan ​​nie. Rypwordende gene is ook gekloneer in ander klimakteriese vrugte soos avokado, spanspek.

Promotor(s) moet gebruik word om transgenies met 'n spesifieke kenmerk groot te maak. By tamatie is vier vrugtegenpromotors gebruik, wat CaMV 35S, 2A11, E8 en ACOl promotor insluit. Daarbenewens is PG geen promotor ook gebruik.

Die prosesse van tekstuurverandering, hormoonsintese en kleurproduksie is almal geneties gemanipuleer en verskeie kommersiële produkte wat op hierdie wysigings gebaseer is, het die mark bereik.

Hierdie modifikasies is hoofsaaklik gegenereer deur gene stil te maak, 'n spesifieke geen op 'n doelgerigte manier te inaktiveer. Die plantgeen kan deur middel van antisense-tegnologie of deur sintuigonderdrukking of mede-onderdrukkingstegnologie geïnaktiveer word. Daar is ten minste twee tipes sintuigonderdrukking en beide behels die oordrag van addisionele kopieë van sintuiggene van transgene plante.

Deur gebruik te maak van 'n antisense -geen wat deur 'n konstitutiewe promotor aangedryf word, is die remming van die PG -geenuitdrukking bereik. PG antisense plante het verminderde vlakke van PG mRNA en ensiemaktiwiteit gehad. Maar dit het nie ander rypwordingseienskappe beïnvloed nie.

Dit is nou algemeen bekend dat PG wel 'n noodsaaklike rol speel in selwandmetabolisme en tekstuurverandering tydens vrugterypwording ander ensieme soos sellulase, galakturanases is betrokke by die versagting van lae PG vrugte bied 'n paar voordele vir beide varsmark en verwerkte tamaties.

Drie gene wat vir die hoofvorm van pektienesterase kodeer, word in tamaties gerapporteer en by inhibisie van hul uitdrukking deur antisense-geen-stilmaking in transgenes, word die produksie van PE met 90% in ryp vrugte verminder.

By tamatiegene wat met etileen gemoeid is, is biosintese geïnaktiveer deur afregulering met antisense- of sintuiggenes en vrugte met veranderlike vlakke van etileenproduksie is verkry. Hierdie tegnologie is ook in snyblomme gebruik om die rakleeftyd te verbeter. Volledige inhibisie van ACS is bewerkstellig. Benewens vrugterypwording word selfs kleurverandering ook in tamatie belemmer.

Die rypwording van die vrugte is normaal, maar die rypwording van vrugte word voorkom en daarom word dit beskadig. Die eerste geneties gemodifiseerde vrugte wat die mark betree het, was die ‘Flavr Savr ’ tamatie met 'n lae PG wat eers deur Calgene in 1994 in die VSA bemark is.

Vertraagde of verminderde etileenproduksie sal nuttig wees in vrugte van appel, peer, spanspek, piesang, perske, papaja. As vrugte aan die ouerplant geheg bly sonder om ryp te word, sal hulle meer suikers of organiese sure en verbeterde geur ophoop.


Agtergrond

Metiel-sitosien (mC) is 'n bewaarde epigenetiese merk in baie eukariotiese organismes en is betrokke by 'n wye reeks biologiese prosesse, soos geenregulering, immuniteit, inprenting en genoomstabiliteit [1, 2]. Metilering van sitosien vind plaas in drie sekwenskontekste: simmetriese CG, CHG en asimmetriese CHH (H = A, C of T). In Arabidopsis, DNA -metilering in CG en CHG kan onderhou word deur METHYLTRANSFERASE 1 (MET1) en CHROMOMETHYLASE 3 (CMT3) onderskeidelik, terwyl CHH -metilering hoofsaaklik deur CMT2 [2, 3] gehandhaaf word. De novo DNA-metilering in al drie kontekste kan vasgestel word deur DOMAINS HERSTEL METHYLASE's (DRM's) deur die RNA-gerigte DNA-metilering (RdDM) pad. In RdDM is daar twee hoofstappe: siRNA-biogenese en siRNA-geleide DNA-metilering. Pol IV (RNA-polimerase IV) en DCL's (DICER-LIKES) is betrokke by die eerste stap, terwyl Pol V, AGO4/6 (ARGONAUTE 4/6) en DRM's by die tweede stap betrokke is [4, 5]. DNA-metileringstatus kan dinamies gereguleer word deur beide DNA-metieltransferases en demetielases. Die DNA demetielases, REPRESSOR OF SILENCING 1 (ROS1) familie proteïene, het DNA glikosilase/lyase aktiwiteite en kan dus aktief die DNA demetilering proses begin deur die mC basis en die splitsing van die DNA ruggraat op die abasiese plek te laat, wat 'n enkel-nukleotied laat gaping wat later gevul word met 'n nie-gemetileerde sitosien [1, 6].

Vrugte, die angiosperm-spesifieke ontwikkelingstruktuur wat saadverspreiding vergemaklik, vorm 'n belangrike bron van menslike daaglikse dieet. Die belangrikste vrugtesoorte sluit in droë vrugte, soos neute, en vlesige vrugte, soos perskes. Die ontwikkeling van vlesige vrugte het drie hoofstadia: seldeling, seluitbreiding en rypwording. Vlesige vrugte kan verder geklassifiseer word as klimakteries en nie-klimakteries, gebaseer op hul rypwordingsproses. Die rypwording van klimakteriese vrugte, soos tamaties, gaan gepaard met toenemende etileenproduksie en asemhalingsuitbarstings, terwyl die rypwording van nie-klimakteriese vrugte dit nie is nie [7]. Die meeste studies oor rypwordingsmeganismes is uitgevoer in tamatie, 'n klassieke klimakteervrug. Vir die studie van nie-klimakteriese vrugte, is aarbei as modelplant gebruik. Die rypwording van klimakteriese vrugte hang hoofsaaklik af van die fitohormoon -etileen. Daarteenoor speel die fitohormoon absisiensuur (ABA) 'n meer prominente rol in die rypwording van nie-klimakteriese vrugte, soos aarbeie. Inderdaad, onderdrukking van 9-cis-epoksikarotenoïed dioksigenase (NCED), 'n noodsaaklike ensiem in ABA-biosintese, kan 'n ernstige vertraging in aarbeirypwording veroorsaak [8].

Opkomende bewyse dui daarop dat DNS-metilering ook 'n belangrike rol speel in die rypwording van vlesige vrugte. In tamatie, 'n natuurlik voorkomende epimutasie met hipermetilering in die KLEURLOOS NIE-RYPING (CNR) promotor lei tot abnormale vrugte rypwording [9]. In appel, DNA-metilering van die MdMYB10 promotor reguleer geenuitdrukking en vrugtepigmentasie tydens rypwording [10, 11]. Boonop ondergaan tamaties wêreldwye DNA -hipometielering tydens rypwording as gevolg van die verhoogde uitdrukking van 'n DNA -demetilase -geen, en mutasies in die DNA -demetielase kan rypwording belemmer [12,13,14]. Genoomwye DNA-metileringsdinamika is nie ondersoek in vrugte wat nie klimaat is nie.

Tegnologiese vooruitgang het die volgordebepaling en samestelling van die genome vir baie plantspesies moontlik gemaak, insluitend dié van die diploïede bosland-aarbei (Fragaria vesca) [15]. Boonop het heelgenoom-bisulfiet-volgordebepaling die ontleding van genoomwye DNA-metileringsprofiele vergemaklik [16], en die DNA-metielome van 34 blomplante, insluitend blaarweefsel van die diploïede bosland-aarbei, is onlangs aangemeld [17]. Aangesien aarbei 'n ekonomies belangrike gewas is, is die DNA -metieloom van aarbei -vrugte, veral die dinamika van DNA -metilering tydens rypwording, van belang. Om die epigenetiese regulering van rypwording van nie-klimakteriese vrugte te ondersoek, het ons die DNA-metielome, genoomwye siRNA-profiele en transkriptome van aarbei-vrugte wat gekweek is, gekenmerk (Fragaria x ananassa) op verskillende stadiums van rypwording. Ons het globale DNA -demetilering by ryp vrugte waargeneem in vergelyking met onvolwasse vrugte, soortgelyk aan dié wat tydens tamatie rypwording waargeneem is. Die toediening van 'n DNA-metileringsremmer het hipometilering en vroeë rypwording veroorsaak, wat daarop dui dat die rypwording-geïnduseerde afname in DNA-metilering belangrik is vir die normale vrugryprypingsproses. Ons het ontdek dat DNA-hipometilering tydens aarbeirypwording geassosieer word met verminderde uitdrukking van gene wat komponente in die RNA-gerigte DNA-metilering (RdDM) pad en met verlaagde siRNA-vlakke kodeer. Die Tabak ratel virus (TRV)-geïnduseerde geenstilte van 'n belangrike RdDM-komponent, FvAGO4, lei tot 'n vroeë rypwordende fenotipe by aarbei -vrugte. Dit is opmerklik dat honderde rypwording-gereguleerde gene DNA-hipometilering in hul promotors vertoon, wat help om die epigenetiese regulering van rypwording van aarbeie te verduidelik. Samevattend onthul ons studie vir die eerste keer die dinamika van DNA-metilering tydens nie-klimakteriese rypwording en dui dit op 'n duidelike meganisme vir die verlies van DNA-metilering tydens vrugrypmaak.


Kort besonderhede

Die akkumulasie van sonenergie tydens fotosintese hang in 'n groot mate af van die vlak van selbeskerming teen oksidatiewe degradasie. Veelvuldige antioksidantkomponente (omega-3-vetsure, vitamien E, karotenoïede, ens.) - stowwe wat vrye radikale neutraliseer - beskerm beide plant- en dierselle wat apoptose voorkom, omdat die fundamentele sellulêre seinprosesse en die meganismes van beskerming en aanpassing is baie konserwatief in die hele leefwêreld.

Veelvuldige ekstrakte van alge en hoër plante, produkte van fotosintese, is in staat om seinprosesse in menslike selle en as gevolg daarvan geenuitdrukking te manipuleer. Fyto -oestrogenen ('n groep ones avone wat die rol van boodskappers speel in plant -mikrobe -interaksie) boots byvoorbeeld die aktiwiteit van die menslike hormoon estrogeen na.

Karotenoïede, soos zeaxantien en luteïen beskerm die fotosintetiese sisteme teen die vernietigende werking van ultraviolet lig, maar kan ook in die menslike retina gevind word (Luteïen word blykbaar deur diere aangewend as 'n anti-oksidant en vir blou lig absorpsie terwyl zeaxanthin kan dien as 'n fotopro-
tektant vir retina van die skadelike gevolge van vrye radikale wat deur blou lig geproduseer word).

'N Belangrike rol in die regulering van plantlewe word gespeel deur die sonligspektrum, wat, benewens fotosintese, ook deelneem aan die regulering van sekere fisiologiese prosesse (soos groei en ontwikkeling).

Belangrikheid van fotosintese en die globale rol van groen plante

Fotosintese is die proses waardeur die ligenergie deur chlorofilmolekules geabsorbeer word en omgeskakel word na potensiële chemiese energie van organiese stowwe, saamgestel uit koolstofdioksied en water. Hierdie proses bevat 'n groot aantal reaksies, maar vir outotrofiese organismes wat suurstof produseer, kan dit opgesom word deur die volgende vergelyking:

Volgens hierdie vergelyking is die uitkoms van fotosintese ligafhanklike CO2-fiksering met die vermindering daarvan in koolhidrate en die oksidasie van H2O na O2. Suurstofvorming is egter nie kenmerkend vir alle fotosintetiese organismes nie. Sommige fotosintetiese bakterieë gebruik ander anorganiese stowwe (waterstofsulfaat, tiosulfiet, ens.) Of organiese verbindings (melksuur, isopropanol) as waterstofskenker. Groen swaelbakterieë gebruik byvoorbeeld waterstofsulfaat. In hierdie geval die opsomming
die vergelyking van fotosintese is soos volg:

In die proses van fotosintese, behalwe koolstofdioksied wat die hoofaannemer van waterstofione in fotosintetiese outotrofiese organismes is, kan sulfaat of stikstof verminder word, wat waterstof vorm. Die proses van fotosintese in verskillende fotosintetiese organismes kan dus plaasvind met die deelname van verskillende skenkers en aanvaarers van waterstofione.

Die verskyning van groen plante wat in staat is tot fotosintese (2 miljard jaar gelede) was 'n baie belangrike stap in die evolusie van lewe op Aarde. Fotosinteterende organismes en gevolglik alle lewende organismes het toegang verkry tot 'n onbeperkte en hernubare bron van elektrone, wat deelneem aan alle bio-energetiese prosesse—water.

Hierdie feit het die omvang van fotosintese bepaal, wat energie vloei en transformasie in die biosfeer verseker. Eukariotiese organismes (superieure groen plante en eukariotiese alge) en prokariote (fotosintetiese bakterieë en sianofitiese alge) vang sonenergie op en omskep dit in potensiële chemiese energie.

Dit is waarom fotosintese beskou kan word as 'n verskynsel van die kosmiese natuur, en die enigste manier waarop energie van 'n hemelliggaam gefixeer en op Aarde gestoor word in die vorm van biomassa wat later in almal gebruik word.
lewensprosesse van plantaardige en dierlike organismes. Die kosmiese rol van groen plante is wyd beskryf en aangevoer deur die Russiese wetenskaplike K.A. Timireazev.

Fotosintese verseker die voortdurende bestaan ​​van lewe deur die atmosfeer van koolstofdioksied te suiwer. Die suurstof wat binne hierdie fisiologiese proses vrygestel word, vul sy hoeveelhede in die atmosfeer aan, en hou dit binne perke wat optimaal is vir asemhaling. Jaarliks ​​stel groen plante 460 miljard ton suurstof vry in die eksterne omgewing, wat die enigste natuurlike bron van suurstof is.

Fotosintese is ook die primêre bron van alle organiese stowwe: koolhidrate, lipiede, vitamiene, proteïene, hormone, glikosiede, tanniene, ens. kettings. Fotosintese is 'n uiters noodsaaklike stap vir energie- en materiesirkulasie in die natuur.

Fig. Die siklus van fotosintese produkte in die natuur

Die unieke fisiologiese belangrikheid van hierdie proses kan veralgemeen word deur die volgende bydrae van fotosintese in:
• die omskakeling van die aard van die atmosfeer van 'n reducerende na 'n oksidant
een wat lei tot die koms en verspreiding van aërobiese organismes
• omskakeling van sonstraling in metaboliese energie
• die suiwering van die atmosfeer deur gaswisseling
• vorming van organiese stowwe uit anorganiese stowwe
• vorming van die reserwes van minerale bronne
• om die kring van koolstof in die natuur te verseker.

Fotosintese as die mees ingewikkelde fundamentele biologiese proses, is 'n navorsingsobjek vir bioloë, fisici, chemici, wiskundiges, ens. Kennis van die molekulêre meganismes van fotosintese is baie belangrik in die oplossing van baie industriële-ekonomiese probleme wat verband hou met die gebruik van ekologies suiwer onbeperkte energie bronne (byvoorbeeld die verkryging van suurstof en molekulêre waterstof deur waterfotooksidasie), om die fotosintetiese produktiwiteit van plante te verhoog, wat langtermyn kosmiese ekspedisies met organiese materiaal en molekulêre suurstof verseker.


BESPREKING

Alhoewel die rol van vrug fotosintese in vrugmetabolisme en ontwikkeling baie bespreek is (Piechulla et al., 1987 Wanner en Gruissem, 1991 Schaffer en Petreikov, 1997 Alba et al., 2004 Carrari et al., 2006 Steinhauser et al., 2010 ), is dit nog nie duidelik eksperimenteel gedefinieer nie. Vroeë eksperimente wat daarop gemik was om hierdie vraag aan te spreek, het behels die skadu van individuele vrugte met aluminiumfoelie (Tanaka et al., 1974). Alhoewel die vermindering in vrugteopbrengs kwantitatief soortgelyk was aan die waargeneem na vrugspesifieke antisense-remming van die chloroplastiese FBPase (Obiadalla-Ali et al., 2004), het sulke eksperimente waarskynlik ook 'n invloed op ligreseptore, insluitend fitochrome en kriptochome, wat is goed gedokumenteer om belangrike rolle in normale vrugontwikkeling te speel (Alba et al., 2000 Giliberto et al., 2005 Azari et al., 2010). Boonop sal sulke behandelings waarskynlik ook die respirasietempo in die vrugte verhoog, en as sodanig moet die resultate met omsigtigheid geïnterpreteer word. Om hierdie rede het ons hier gekies om die impak van modulerende fotosintese te bepaal deur spesifiek die chlorofilinhoud van die vrug te beïnvloed. Ten spyte van die feit dat 'n groot aantal vrugtemutante gekenmerk is wat veranderde pigmentasie bevat (Isaacson et al., 2002 Barry en Giovannoni, 2006 Galpaz et al., 2008 Nashilevitz et al., 2010), het ons gekies om die chlorofil-inhoud te manipuleer deur antisense inhibisie van GSA in 'n poging om die invloed van pleiotropiese effekte te minimaliseer. Dieselfde benadering is reeds suksesvol toegepas op 'n aantal spesies (Kannangara en Gough, 1978 Höfgen et al., 1994 Ilag et al., 1994 Chen et al., 2003), terwyl die funksionaliteit van fotosintese in die selle rondom die are van C3-plante is onlangs bereik deur 'n analoog benadering, maar verskillende teikenensiem, in Arabidopsis (Janacek et al., 2009).

Soos ons verwag het, het die uitdrukking van 'n antisense GSA-konstruk onder die beheer van die TFM5-promotor om die uitdrukking, GSA-proteïeninhoud en chlorofilinhoud op 'n vroeë vrugspesifieke wyse te verminder, die vrugfotosintetiese kapasiteit aansienlik onderdruk. Dit het egter merkwaardig min effek op vrugmorfologie of metabolisme gehad, met die ooglopende uitsondering dat die vrugte van die transgeniese lyne duidelik ligter was as dié van die wilde tipe. Dit is in ooreenstemming met die resultate van 'n vorige studie (Kahlau en Bock, 2008), waar getoon is op RNA-, translasie- en proteïenophopingsvlakke wat die uitdrukking van alle plastied-gekodeerde fotosintese-gene wat reeds in die groen vrugte was, sterk verminder. ondersteun die idee dat die bydrae van vrug fotosintese tot energiemetabolisme gering is.

Die gebrek aan effek op vrugteopbrengs, in teenstelling met die resultate wat in die vorige studies hierbo genoem is, strook met die resultate van verskeie ander tamatiestudies, wat impliseer dat die oorgrote meerderheid fotoassimilate eerder deur die blare as deur die blare verskaf word. de novo in die vrugte (Hackel et al., 2006 Schauer et al., 2006 Zanor et al., 2009 Do et al., 2010). Om hierdie gegewens kort op te som, is deur 'n reeks studies aangetoon, insluitend beide voorwaartse en omgekeerde genetiese benaderings, dat beide samestelling en opbrengs in vrugte dramaties beïnvloed word deur die verdeling van assimilate. In die lig van hierdie groot hoeveelheid bewyse, is die gebrek aan effek op vrugteopbrengs miskien nie verbasend nie, hoewel dit teenstrydig bly met waarnemings wat in vorige studies gedoen is. Alhoewel die redes wat ons hierbo genoem het die onenigheid tussen die skaduresultate en dié wat hier verkry kan verklaar, is dit met die eerste oogopslag moeiliker om te verduidelik waarom die tekort aan die chloroplastiese FBPase (Obiadalla-Ali et al., 2004) 'n effek op finale vrugte gehad het groei en dié van GSA nie. Dit is egter belangrik om daarop te let dat die promotors wat in beide studies gebruik word, baie verskillende uitdrukkingspatrone het (in teenstelling met die GUS -uitdrukkingspatrone wat deur Frommer et al. [1994] en Santino et al. [1997] gerapporteer is) en dat die vermindering in groei kan 'n gevolg wees van die vermindering van die aktiwiteit van die chloroplastiese FBPase tydens 'n latere ontwikkelingsperiode. Boonop dui die resultate van 'n onlangse studie daarop dat die ontwrigting van mitochondriale metabolisme tydens vroeë vrugontwikkeling 'n wesenlike uitwerking op die ontwikkeling van die vrugte het deur 'n effek op sellulêre redoksbalans (Centeno et al., 2011), asook verandering van die skakels van plastied. NAD(P)H-dehidrogenase-kompleksaktiwiteit (Nashilevitz et al., 2010), wat daarop dui dat die effek van die FBPase-inhibisie alternatiewelik 'n gevolg kan wees van veranderde metabolisme eerder as 'n direkte effek van veranderde fotosintese per se. Aangesien die verandering van chlorofilbiosintese 'n meer direkte manier is om die tempo van koolstofassimilasie in die vrug te verander as die manipulasie van die plastidiale FBPase, en die feit dat die promotor slegs aktief is gedurende die tydperk waarin die vrug fotosinteties aktief is, voer ons aan dat die strategie wat hier geneem word, meer geskik is om ons doelwitte te bereik.

Vorige studies het getoon dat selfs binne C3-plante die rol van fotosintese (Janacek et al., 2009) of ten minste 'n deelversameling van die reaksies daarvan (Schwender et al., 2004) op 'n weefselafhanklike manier wissel. Met beperkte fotosintese in selle wat die are van Arabidopsis omring, volgens 'n analoog benadering tot dié wat hier beskryf word, Janacek et al. (2009) stel 'n rol voor vir fotosintese in shikimate biosintese in hierdie weefsel. Op dieselfde manier is bewys dat Rubisco, in isolasie van die Calvin-Benson-siklusensieme, funksioneer as deel van 'n meer doeltreffende manier van vetsuurbiosintese in die ontwikkeling van embrio's Brassica napus (Schwender et al., 2004). So 'n rol kan nie ontbloot word in die weefsel van tamatie -perikarp nie, wat grootliks onveranderlik was op die metabolietvlak, met min duidelike neigings in die vlakke van primêre metaboliete. Aangesien antisense inhibisie van transketolase uitgesproke veranderinge in die vlakke van fenielpropanoïede tot gevolg gehad het (Henkes et al., 2001), het ons dit ook hier bestudeer. Met die uitsondering van veranderinge in die vlakke van die fotosintetiese pigmente, was die enigste metaboliese verandering wat beide transformante deel, 'n toename in Asp. Terwyl die transformante 'n duidelike afname in vrugtekoolopname toon, kon hulle daarvoor voldoende vergoed. Die mees waarskynlike meganisme waarmee dit bereik kan word, is die opregulering van blaar fotosintese. Ons eie studies is in ooreenstemming met hierdie voorstel, aangesien dit aan die lig gebring het dat tamatieblaarfotosintese aansienlik verhoog kan word en verder dat dit in die algemeen 'n proporsionele toename in vrugte-opbrengs tot gevolg het (Araújo et al., 2011 Nunes-Nesi et al., 2011) ). Ten spyte van die feit dat daar in wese geen verandering in die vrugfenotipe was nie, het ons 'n opvallende verlaging in die tempo van saadset waargeneem asook 'n veranderde saadmorfologie, wat 'n baie verlaagde embrio-tot-saadverhouding vertoon het. Hierdie bevinding dui daarop dat, ten spyte van die feit dat die plant kan kompenseer vir 'n gebrek aan vrug-koolstof-assimilasie op die vlak van die orgaan self, vrugtefotosintese waarskynlik 'n belangrike bron van koolstof assimileer vir behoorlike saadset en vestiging. Alhoewel daar 'n baie swak uitdrukking is van die promotor wat in hierdie studie gebruik word in die vaskulatuur van die stam, blaarsteel en steel, glo ons dat dit hoogs onwaarskynlik is dat die saad-effekte die gevolg is van veranderde GSA-uitdrukking in hierdie weefsels eerder, hulle is waarskynlik 'n gevolg van die beperkte vrugtechlorofilbiosintese. Die feite wat ons voorheen 'n rol getoon het vir selwand -invertase in hierdie proses (Zanor et al., 2009), en dat die uiteindelike saadopbrengs en ontkiemingsdoeltreffendheid dieselfde is, dui egter daarop dat hierdie roete nie eksklusief is nie en moontlik nie noodsaaklik wees. Hierdie feit is nietemin duidelik dat dit onder sekere omgewingsomstandighede evolusionêr wenslik sou wees dat vrugte vroeë saadset sou vertoon, daarom is dit hoogs denkbaar dat dit een van die funksies van vrug fotosintese is. Die feite wat beide die transgenies hier gekenmerk het en die wat 'n verminderde uitdrukking van die selwand invertase toon, beïnvloed beide vrugtekoolstof en energiemetabolisme, wat beide 'n verlaagde vlak van auxien tot gevolg het, en dat beide afwykende saadproduksie toon, dui op 'n meganistiese verband tussen suikervoorsiening en saad stel. Die rol van blaar-afgeleide suikervoorraad word inderdaad lank bestudeer, met die miniatuur mutant van mielies (Zea mays) veral goed gekenmerk (Miller en Chourey, 1992 Cheng et al., 1996), en onlangse studies het hierdie fenotipe gekoppel aan abnormale hormoonbalans in die sade (LeClere et al., 2010). Sulke hormonale veranderinge is ook waargeneem vir tamatieplante waarin selwand-invertase geïnhibeer is (Zanor et al., 2009). Die resultate van hierdie studie dui daarop dat, hoewel nie so noodsaaklik soos die koolstofinvoerroete vir saadvrugbaarheid is nie, koolstofassimilasie deur die vrugte ook vroeë saadset kan beïnvloed. Dit gesê, twee verdere hipoteses vir hierdie vermindering kan gemaak word, wat albei moontlik indirek gekoppel is aan die verminderde karotenoïede -inhoud van die transformante. Die eerste hiervan is dat die verminderde karotenoïede -inhoud van die perikarp verantwoordelik is vir die verminderde tokoferolinhoud van die sade. Aangesien bewys is dat tokoferol 'n belangrike rol speel in die ontwikkeling van sade (Sattler et al., 2004), kan ons hierdie hipotese formeel nie verontagsaam nie. Die tweede is bloot gebaseer op die waarneming dat karotenoïedsplyting dioksigenase 7 teen baie hoë vlakke in die vrugte uitgedruk word, wat, gegewe die rol van hierdie ensiem in strigolaktoonvorming (Vogel et al., 2010), die vraag laat ontstaan ​​of hierdie hormoon het 'n onbeskryfde funksie in voortplantingsweefsels. Dit is ook interessant dat, ondanks die skynbare mededinging om algemene voorlopers tussen chlorofil en tokoferol, die remming van die biosintese van eersgenoemde nie lei tot 'n opeenhoping van laasgenoemde nie, wat dui op die teenwoordigheid van streng regulerende beheer tydens hierdie metaboliese tydstip.

Samevattend, terwyl ons die fotosintetiese kapasiteit op 'n vrugspesifieke manier kon beperk, het ons min metaboliese of morfologiese fenotipes waargeneem buite die bleek kleur van die vrug. Dit gesê, 'n merkbare en dramatiese verskil is waargeneem in die saadstel. Alhoewel hierdie verskil nie so dramaties was as wat waargeneem is na die inhibisie van invoer van blaar-afgeleide foto-assimilate nie (Hackel et al., 2006), het dit duidelik die tydsberekening van saadset beïnvloed. Ons kom tot die gevolgtrekking dat onder normale toestande die onderdrukking van vrugtefotosintetiese kapasiteit waarskynlik vergoed kan word deur 'n verhoogde invoer van foto-assimilate vanaf bronweefsels, nietemin, vrugtefotosintese is belangrik vir die aanvang van normale programme van saadvorming. Dit sal interessant wees in toekomstige studies om die rol van vrugtefotosintese te evalueer onder toestande waarin beperkte koolstofassimilasie binne die vrugte nie vergoed kan word deur 'n opregulering van fotosintese binne bronblare nie, asook om die rolle van suiker- en, inderdaad, karotenoïedverwante veranderinge in die hormonale regulering van saadontwikkeling.


Inleiding

Dit is meestal bekend in verskillende groepe waterdiere om deursigtig te wees as verdediging teen predasie of as 'n krimp teenoor prooi. 1-4 Teoreties kan alle deursigtige organismes gesien word, alhoewel nie in alle dele van die spektrum nie en nie onder alle verligte toestande nie. Daarom, ten spyte van die feit dat dit onvolmaak is, is deursigtigheid 'n praktiese oplossing vir crypsis by baie diere. In terrestriële habitatte en selfs in vlak waterhabitats verhoog die risiko's van UV -skade as dit deursigtig is vir verdediging teen roofdiere of as krypsis van prooi. 4 Die aantal landdiere wat deursigtigheid gebruik vir crypsis, is laag, en hierdie karakter kom meestal in geleedpotige vlerke voor. Die groot verskille in die weerkaatsing van deursigtige organismes in baie verskillende media, soos lug teenoor water, sowel as die oor die algemeen baie laer sigbaarheid in water, kan ook verklaar waarom deursigtigheid vir krypsis algemeen by waterdiere voorkom, maar 'n baie minder algemene verdedigingsoplossing in landdiere. 3,4 Die gebruik van deursigtigheid vir crypsis van prooi in kombinasie met dierenabootsing word gevind in sommige deursigtige pelagiese sifonofore wat aggressiewe nabootsing van kopepode of vissarwes uitvoer om prooi te lok wat hulle nie vrees nie en 'n dodelike roofdier nader omdat die meeste van hulle liggaam is deursigtig. 1

Verdediging teen herbivorie deur plante via deursigtigheid vir crypsis is sover my kennis strek, nog nooit voorgestel nie. Die rede hiervoor is eenvoudig: plante, wat fotosinteties is, kan in die algemeen nie hoogs deursigtig wees nie. 5 Verder verminder die feit dat plantselle selwande het wat van verskeie polimere gemaak is 6,7 die vermoë van plante om hoogs deursigtig te wees verder. Ten spyte van hierdie inherente beperkings, het baie vetplantspesies van warm droë sones gedeeltelik deursigtige “vensters” om ondergrondse fotosintese toe te laat as verdediging teen beide herbivore en teen moeilike omgewingstoestande, of het sulke “vensters” in dik , lugorgane. 5,8-10 Recently, Lev-Yadun 11 proposed that similarly to the succulent leaves of window-plants, in many unripe fleshy fruits there are partly transparent whitish spots that among their several proposed defensive functions serve as windows that enable light to penetrate deeper into the photosynthetic layers in the developing fruit, this being a solution to overcome the limitations of light harvest because of the high volume-to-surface ratio of developing fleshy fruits.

One of the proposed functions of fruits being green when immature is to add to the photosynthetic pool. 12,13 The contribution of the photosynthesis of the immature green fruit of non-tropical trees ranges from 2.3% in Quercus macrocarpa to 64.5% in Acer platanoides, but the common values range between ca. 10�%. 14 Janzen 12 proposed that for tropical species this value might be even higher than 64.5%. Thus, in many cases, fruit photosynthesis contributes considerably to fruit development and maintenance not only by net CO2 fixation, but probably also by refixation of CO2 from mitochondrial respiration. 15,16

During my 20 y of field work with Eastern Mediterranean wild legumes, it was obvious that the young pods of many of them are temporarily partially transparent.


Light signal emitted during photosynthesis used to quickly screen crops

An international effort called Realizing Increased Photosynthetic Efficiency (RIPE) aims to transform crops' ability to turn sunlight and carbon dioxide into higher yields. To achieve this, scientists are analyzing thousands of plants to find out what tweaks to the plant's structure or its cellular machinery could increase production. University of Illinois researchers have revealed a new approach to estimate the photosynthetic capacity of crops to pinpoint these top-performing traits and speed up the screening process, according to a new study in the Journal of Experimental Botany.

"Photosynthesis is the entry point for carbon dioxide to become all the things that allow plants to grow, but measuring canopy photosynthesis is really difficult," said Carl Bernacchi, a Research Plant Physiologist for the U.S. Department of Agriculture, Agricultural Research Service, who is based at Illinois' Carl R. Woese Institute for Genomic Biology. "Most methods are time-consuming and only measure a single leaf when it's the function of all leaves on all plants that really matters in agriculture."

Bernacchi's team uses two spectral instruments simultaneously -- a hyperspectral camera for scanning crops and a spectrometer used to record very detailed information about sunlight -- to quickly measure a signal called Solar Induced Fluorescence (SIF) that is emitted by plants when they become 'energy-excited' during photosynthesis.

With this SIF signal, the team gains critical insights about photosynthesis that could ultimately lead to improving crop yields.

They discovered that a key part of the SIF signal better correlates with photosynthetic capacity. This 'SIF yield' accounts for only a fraction of the energy emitted as SIF by plants to the energy captured by plants in total, but it carries important information.

"With this insight, we can use a couple of instruments in a synergistic way to make more accurate estimates, and we can make these tools and pipelines more accessible to people who are interested in advancing the translation of photosynthesis," said Peng Fu, a postdoctoral researcher who led this work at Illinois.

In this study, they picked out specific bands of light that are known to be linked to SIF (and are already well understood physiologically) to better understand what hyperspectral data is actually needed to make these estimates.

In the past, they relied on expensive hyperspectral cameras that captured thousands of bands of light. "However, this study suggests that much cheaper cameras could be used instead now that we know what bands of light are needed," said Matthew Siebers, a postdoctoral researcher at Illinois.

These tools could speed up progress by orders of magnitude, said Katherine Meacham-Hensold, also a postdoctoral researcher at Illinois. "This technology is game-changing for researchers who are refining photosynthesis as a means to help realize the yields that we will need to feed humanity this century."


Affiliasies

Laboratory of molecular biology of tomato, Bioengineering College, Chongqing University, Chongqing, 400044, People’s Republic of China

Zhiguo Zhu, Guoping Chen, Xuhu Guo, Wencheng Yin, Xiaohui Yu, Jingtao Hu & Zongli Hu

Jy kan ook vir hierdie skrywer soek in PubMed Google Scholar

Jy kan ook vir hierdie skrywer soek in PubMed Google Scholar

Jy kan ook vir hierdie skrywer soek in PubMed Google Scholar

Jy kan ook vir hierdie skrywer soek in PubMed Google Scholar

Jy kan ook vir hierdie skrywer soek in PubMed Google Scholar

Jy kan ook vir hierdie skrywer soek in PubMed Google Scholar

Jy kan ook vir hierdie skrywer soek in PubMed Google Scholar

Bydraes

Z.Z., Z.H., and G.C. designed the experiment. Z.Z. and W.Y. performed the research. Z.Z. and X.Y. carried out the gene clone and plasmid construction. Z.Z., X.G., and J.H. analyzed data. Z.Z., Z.H., and G.C. wrote the article. All authors reviewed the manuscript.

Ooreenstemmende skrywer


Skrywer inligting

Affiliasies

Key Laboratory of Plant Hormones and Development Regulation of Chongqing, School of Life Sciences, Chongqing University, 401331, Chongqing, China

Yujin Yuan, Xin Xu, Zehao Gong, Yuwei Tang, Mengbo Wu, Fang Yan, Xiaolan Zhang, Xiaowei Hu, Yingqing Luo, Lihua Mei, Wenfa Zhang, Zhengguo Li & Wei Deng

School of Chemistry and Chemical Engineering, Chongqing University, 400044, Chongqing, China

Qian Zhang & Fengqing Yang

College of Basic Science, Tianjin Agricultural University, 300384, Tianjin, China

Department of Plant Sciences, University of California, Davis, CA, 95616, USA

Crops Pathology and Genetics Research Unit, United States Department of Agriculture, Agricultural Research Service, Davis, CA, 95616, USA

State Key Laboratory for Conservation and Utilization of Subtropical Agro-bioresources/Guangdong Provincial Key Laboratory of Postharvest Science of Fruits and Vegetables, College of Horticulture, South China Agricultural University, 510642, Guangzhou, China


Photosynthesis immature fruits - Biology

TEST YOURSELF ANSWERS 5 PLANT BIOLOGY 2--CHAPTERS 32 TO 33

ANSWERS

ANSWERS

The one megaspore cell divides once to give two daughter cells, these then divide (division two) to give four and these divide (division three) to give eight cells. [What are the names of those cells (or nuclei)?]

ANSWERS

The pollen tube delivers a tube nucleus and two cells, the sperm cells. One sperm cell fuses with the egg to give the embryo, which is diploid. The other sperm cell fuses with the two polar nuclei to give the endosperm, which is triploid. What does the endosperm do? A: the tube nucleus disintegrates after the pollen tube has reached its distinction. C: the synergids are present in the embryo sac with the egg and polar nuclei their function is unclear but they could place a role as nurse cells for the egg or take its place if it is damaged.

ANSWERS

The ovule becomes the seed the ovary part of the carpel becomes the fruit. It is the egg, along with one sperm cell, that forms the embryo (A). The stima and style (B) are part of the carpel along with the ovary--what roles do they perform? Zygote and endosperm (D) are the products of double fertilization, see 8.

ANSWERS

Fly pollinated flowers often smell of rotting meat and have no distinctive color their dish shape allows the flies to roam around collecting and depositing pollen. Red colored flowers are often bird pollinated (A) and yellow petals, nectar guides and a sweet odor often mean bee pollination. No petals, hairy stigmas and much pollen is wind pollination (D). Refer to the handouts for this material.

ANSWERS

Unripe or immature fruits has as its mission the protection of the young seed. A specialized feature of the papaya immature fruit is the production of papain in laticifers. When the fruit ripens, the latex and enzyme break down. (How and why does this occur?) The other features given, pretty colors (A), sweet taste due to glucose (B) and cellulase and pectinase production to soften the fruit (D) are all characteristic of fruit after ripening when they want to attrack animals to disperse the seeds.

ANSWERS

The hypocotyl is the region connecting the shoot of the embryo (with its cotyledons and young shoot apex) and the radicle (with its young root apex). This connecting region must persist throughout the entire life of the plant--although it changes greatly due to secondary growth. (Be sure to know what secondary growth is.) The cotyledon (A) and the suspensor (C) are embryonic organs that function for only a short period and then die. The seed coat (D) is strictly speaking, not an embryonic organ--it is formed from the integuments that surround the ovule and are part of the ovary--that is, they come from maternal tissue.

ANSWERS

Grasses and cereals are monocots and have one cotyledon. In cereals and grasses, it is modified: the cotyledon is rolled so that it grows out like a tube which pushes up from the seed deep in the soil. The young and tender shoot can then grow through the tube during germination and not be torn by soil particles. The bending of the coleoptile towards light, as in other phototropic bending, is caused by auxin (indoleacetic acid) moving more to the dark side than to the light and causing more cell elongation on the dark side.

ANSWERS

Gibberellic acids causes cell elongation and stem elongation in genetically drawf plants. Auxins (A) like indolecacetic acid will not cause cell elongation when sprayed on intact plants. Neither abscisins (C) or zeatin (D), a cytokinin, causes much plant elongation.


Vine … Branches: A Lesson From Tree Anatomy

John 15:5, I am the vine, you are the branches.Yeshua likened his followers to tree branches that when attached to him will produce much fruit. Let’s examine tree biology to see what we can learn spiritually from how trees operate.

Trees are phototropic. Tropisme is the orientation of the direction of the tree’s growth in response to external stimulus. The leaves of a tree are phototropic. They orient themselves to catch the maximum energy from the sun’s light.

  • Spiritual parallel: Yeshua is the Sun of Righteousness (Mal 4:2) whose face shines like the sun (Rev 1:16), and the righteous man orients himself to catch the light and energy from Yeshua.

Trees are geotropic. They grow away from the earth and toward heaven.

  • Spiritual parallel: The spirit of righteous man must reach toward Elohim in heaven, though he came from the earth and the feet of his flesh are planted firmly in this world. His soul is in the middle with both heaven and earth battling for control over it.

Trees are hydrotropic. The roots of a tree sense water and grow in that direction.

  • Spiritual parallel: The righteous man is planted by the river of life (the Torah-Word of Elohim) and draws up water from the wells of salvation (Yeshua).

Trees suck up nutrients. Trees pull up water and nutrients from the soil through the roots and into the rest of the tree in several ways: through osmotic pressure, through cell attraction, and through evaporation of water from the leaves into the atmosphere (called transpiration).

  • Spiritual parallel: The evaporation of water from the leaves of trees not only helps to keep the tree cool in the heat of the sun, but helps to cool the surrounding area. The tree doesn’t have to work, fight or struggle to make this process happen. It just happens. We must be like a tree planted by the waters of YHVH’s Word (Ps 1:3) whose roots suck up the life-giving sustenance of that Word. As a result, we will bear much fruit because we’re feeding on the Word of Elohim, and our leaf will not wither in the heat and rigors of life’s trials, for the Word of Elohim will cool us and those around us.

Trees produce fruit. As nutrients are pulled upward through the xylem and water through the phloem, the sunlight captured in leaf cells containing chloroplasts (containing green pigment that reflect the sun’s light and captures the blue and red parts of sunlight that drive the process of photosynthesis) through a complex chemical reaction called fotosintese uses the sun’s energy to convert the mineral in the water into simple sugars called glukose along with starch and cellulose. During these chemical reactions, water molecules are split apart into hydrogen and oxygen atoms. The hydrogen atoms combine with carbon dioxide molecules to make glucose, and oxygen is released as a by-product. The food that is produced from this process is used to grow the tree and to produce stems, roots, leaves, flowers and fruit. The process by which chemical energy is generated by photosynthesis and is stored as sugar and starch and is used by the tree is called respiration.

  • Spiritual parallel: The Spirit is like the sap in the tree that flows throughout the tree energizing it resulting in fruit production. All this occurs as the tree sucks up water, captures sunlight and produces plant food. The Comforter/Helper aids us in metabolising/assimilating the Word and the Life of Torah/Yeshua into our entire being resulting in the fruits of the Spirit.

What is the bottom line?
Trees don’t struggle to produce food and fruit. They abide, and through naturally occurring processes that just occur, they grow and produce fruit. If Yeshua abides in us and we abide in him, through the work of the Set-Apart Spirit in us, we should be naturally producing the fruits of the Spirit so that everything we do, say and think should imitate him. We should be outgrowths and extensions of his life and a reflection of him in every way.


Kyk die video: Special Primal Tendencies Marathon episodes 1-15 (Oktober 2022).