A csomópont CO2-rögzítésének jelentősége a szimbiotikus nitrogénmegkötés hatékonyságában a borsóban vegetatív növekedéskor és hüvelyképződés során

Absztrakt

Bevezetés

A góc CO2 rögzítése láthatóan szorosan kötődik a nitráz aktivitáshoz. A fejlődő csomókban a PEPC fehérje a nitrogén-fehérje mellett fordul elő (Suganuma és mtsai., 1997). A csomókban a PEPC alacsonyabb szabályozása károsítja a nitrogén rögzülését (Schulze és mtsai, 1998b; Nomura és mtsai, 2006). Figyelembe véve az egész növényt, a góc CO2 rögzítése szén-dioxid-megtakarítási mechanizmust jelent, amikor a fix szénatomot N asszimilációhoz és N hajtásokhoz történő transzportjához használják. Míg a szimbiómába juttatott bármely malát gyorsan lélegzik, az oxaloacetát N asszimilációhoz való alkalmazása összefügg a PEP karboxilezésével. Viszont a trikarbonsav-ciklus (TCA-ciklus) szénvázainak bármilyen felhasználása N asszimilációhoz kapcsolódik a piruvát előző dekarboxilezéséhez. Gyökér/csomó alapon a fix szén felhasználása az N transzporthoz a glikolízis során bekövetkező bizonyos energianyereséghez kapcsolódik, a CO2 rögzítésével együtt, nem pedig a CO2 veszteséggel.

szimbiotikus

Bár általánosan elfogadott vélemény, hogy a legtöbb esetben a csomók elegendő mennyiségben vannak ellátva asszimilátumokkal, a fotoszintézist befolyásoló különféle stresszállapotok (aszály, foszforhiány) megváltoztathatják a helyzetet (Galvez et al., 2005; Schulze et al., 2006). Sőt, az ontogenitás során a hüvelyképződés kezdete mélyen megváltoztatja a növények forrás-süllyedés viszonyát, különösen a hüvelyesekben (Salon et al., 2001). A növekvő hüvely nemcsak jelentősen nagyobb nitrogénmennyiséget vonz, mint a feltörekvő levelek, hanem jelentős mennyiségű szén is (Voisin és mtsai, 2003a, b). Így a hüvely kialakulása és a hüvely kitöltése során egyre nagyobb a nitrogén igénye a csomók számára, amelyek ugyanakkor valószínűleg megbízhatatlanabb asszimilációs ellátásban vannak. Ha a csomók nem képesek megfelelni a hüvely N-követelményeinek, az idősebb levelekből további nitrogén vonzódik, amely progresszív öregedést vált ki (Schiltz et al., 2005). Ez viszont csökkenti az üzem teljes fotoszintetikus kapacitását. Végül ezek az összefüggések, legalábbis részben, meghatározzák az érés gyorsaságát és a hüvelyben lévő nitrogénhozam mértékét (Schulze és mtsai, 1998a). Ez kritikus lehet, különösen olyan szemes hüvelyesekben, mint a féllevelű borsófajták. Az ilyen fajtákban az agronómiai előnyök érdekében végzett tenyésztési erőfeszítések a fotoszintetikus kapacitás jelentős csökkenésével voltak összefüggésben.

A jelen cikk hipotézise az volt, hogy a hüvelyképződés során a nitrogén rögzítése a vegetatív növekedéshez képest megnövekedett góc CO2 rögzítés révén szerves savakat és szénvázakat juttat az N asszimilációhoz, ezáltal hatékonyabb nitrogén rögzítést eredményezve. A tanulmányhoz féllevel nélküli borsófélék változatát választották. A növekedést, az N asszimilációt, a göbös aminosavakat (AA), a szerves savakat (OA) és a szabad cukor összetételét összehasonlítottuk a virágzás előtti 14 d növekedési intervallum (vegetatív növekedés) és a hüvelyképződés során mért növekedési intervallum között. Ezenkívül további kísérletekben mértük a 15 N2 és 13 CO2 gyökér/csomó rögzítését, valamint a H2 és a CO2 evolúcióját az ontogenitás mindkét szakaszában.

Anyagok és metódusok

Kísérleti terv