Rola ros w fizjologii nasion

Abstrakt

Reaktywne formy tlenu (ROS) pełnią w nasionach podwójną funkcję, są zarówno cząsteczkami sygnałowymi determinującymi kolejne etapy fizjologii nasion, jak też związkami toksycznymi, wywołującymi nieodwracalne zmiany strukturalne prowadzące do starzenia nasion. Zmiany stężenia ROS, szczególnie w osi zarodkowej, decydują o tym czy nasiona pozostaną w stanie spoczynku, czy też rozpocznie się proces kiełkowania, a następnie wzrost siewki. Zależność pomiędzy stężeniem ROS w nasionach, a realizacją kolejnych faz fizjologicznych opisuje model tzw. "okna oksydacyjnego". Zbyt niskie stężenie ROS w osi zarodkowej sprawia, że nasiona pozostają w stanie spoczynku, nie kiełkują, z kolei nadmiernie wysokie stężenie ROS - toksyczne dla komórek prowadzi do nieodwracalnych zmian, których wynikiem jest starzenie nasion. Rozpoczęcie kiełkowania nasion jest możliwe gdy stężenie ROS osiąga wartość optymalną dla tego procesu. Regulacyjna rola ROS związana jest z ich bezpośrednim i pośrednim działaniem na elementy strukturalne komórki. Ponadto modyfikacja metabolizmu nasion przez ROS zachodzi poprzez zmianę potencjału redoks i współdziałanie z reaktywnymi formami azotu (RNS), a także tworzenie innych cząsteczek sygnałowych np. reaktywnych elektrofilowych oksylipin. Istotną funkcją ROS jest modyfikacja białek np. przez tworzenie grup karbonylowych w konkretnych resztach aminokwasowych. Tak zmodyfikowane białka, tzw. białka utlenione, wytworzone w określonym organellum komórkowym biorą udział w kaskadzie specyficznego sygnału wywołanego przez ROS. Zmiany stężenia ROS podlegają precyzyjnej kontroli za pośrednictwem systemu odpowiednich enzymów oraz cząsteczkowych antyoksydantów komórkowych. Z uwagi na jego funkcję regulującą stężenie ROS w komórkach sugeruje się, aby dotychczasową nazwę "system antyoksydacyjny" zastąpić wyrażeniem "system modulujący stężenie ROS", jako lepiej obrazującym jego prawdziwą rolę. Niniejsza praca przedstawia najnowsze poglądy na temat roli ROS w regulacji rozwoju, kiełkowania i starzenia nasion.