umu.sePublikationer
Ändra sökning
RefereraExporteraLänk till posten
Permanent länk

Direktlänk
Referera
Referensformat
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Annat format
Fler format
Språk
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Annat språk
Fler språk
Utmatningsformat
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Improper excess light energy dissipation in Arabidopsis results in a metabolic reprogramming
Umeå universitet, Teknisk-naturvetenskapliga fakulteten, Institutionen för ekologi, miljö och geovetenskap.
Umeå universitet, Teknisk-naturvetenskapliga fakulteten, Institutionen för fysiologisk botanik. Umeå universitet, Teknisk-naturvetenskapliga fakulteten, Umeå Plant Science Centre (UPSC).
Umeå universitet, Teknisk-naturvetenskapliga fakulteten, Institutionen för fysiologisk botanik. Umeå universitet, Teknisk-naturvetenskapliga fakulteten, Umeå Plant Science Centre (UPSC).
Visa övriga samt affilieringar
2009 (Engelska)Ingår i: BMC Plant Biology, ISSN 1471-2229, E-ISSN 1471-2229, Vol. 9, nr 12, s. 1-16Artikel i tidskrift (Refereegranskat) Published
Abstract [en]

Background: Plant performance is affected by the level of expression of PsbS, a key photoprotective protein involved in the process of feedback de-excitation (FDE), or the qE component of non-photochemical quenching, NPQ.

Results: In studies presented here, under constant laboratory conditions the metabolite profiles of leaves of wild-type Arabidopsis thaliana and plants lacking or overexpressing PsbS were very similar, but under natural conditions their differences in levels of PsbS expression were associated with major changes in metabolite profiles. Some carbohydrates and amino acids differed ten-fold in abundance between PsbS-lacking mutants and over-expressers, with wild-type plants having intermediate amounts, showing that a metabolic shift had occurred. The transcriptomes of the genotypes also varied under field conditions, and the genes induced in plants lacking PsbS were similar to those reportedly induced in plants exposed to ozone stress or treated with methyl jasmonate (MeJA). Genes involved in the biosynthesis of JA were up-regulated, and enzymes involved in this pathway accumulated. JA levels in the undamaged leaves of field-grown plants did not differ between wild-type and PsbS-lacking mutants, but they were higher in the mutants when they were exposed to herbivory.

Conclusion: These findings suggest that lack of FDE results in increased photooxidative stress in the chloroplasts of Arabidopsis plants grown in the field, which elicits a response at the transcriptome level, causing a redirection of metabolism from growth towards defence that resembles a MeJA/JA response.

Ort, förlag, år, upplaga, sidor
2009. Vol. 9, nr 12, s. 1-16
Nyckelord [en]
Arabidopsis, PsbS, photosynthesis, abiotic and biotic stress
Nationell ämneskategori
Biologiska vetenskaper
Forskningsämne
fysiologisk botanik
Identifikatorer
URN: urn:nbn:se:umu:diva-48563DOI: 10.1186/1471-2229-9-12ISI: 000264250500001PubMedID: 19171025OAI: oai:DiVA.org:umu-48563DiVA, id: diva2:450986
Forskningsfinansiär
FormasVetenskapsrådetTillgänglig från: 2011-10-24 Skapad: 2011-10-24 Senast uppdaterad: 2018-06-08Bibliografiskt granskad
Ingår i avhandling
1. Stress responses of Arabidopsis plants with a varying level of non-photochemical quenching
Öppna denna publikation i ny flik eller fönster >>Stress responses of Arabidopsis plants with a varying level of non-photochemical quenching
2011 (Engelska)Doktorsavhandling, sammanläggning (Övrigt vetenskapligt)
Alternativ titel[sv]
Stressresponser i Arabidopsis med olika kapacitet för ”icke-fotokemisk" quenching
Abstract [en]

When light energy input exceeds the capacity for photosynthesis the plant need to dissipate the excess energy and this is done through non-photo-chemical quenching (NPQ). Photochemical quenching (photosynthesis), NPQ and fluorescence are three alternative faiths of excited chlorophylls. PsbS associates to photosystem II and is involved in NPQ.

The results presented in this thesis were generated on Arabidopsis plants and mainly based on wildtype Col-0 together with a mutant deficient in PsbS (npq4) and a transgene overexpressing PsbS (oePsbS). We connect light and herbivore stress and show that the level of PsbS influences the food preference of both a specialist (Plutella) and a generalist (Spodoptera) herbivore as well as oviposition of Plutella. Level of PsbS also affects both metabolomics and transcriptomics of the plant; up-regulation of genes in the jasmonic acid (JA) -pathway and amount of JA has been found in the npq4 plants after herbivory.

Since many experiments were performed in field we have also characterized the field plant and how it differs from the commonly used lab plant. We have also studied the natural variation of NPQ in Arabidopsis plants both in the field and the lab. The results show surprisingly no correlation.

Abstract [sv]

Överskottsenergi kan vara skadligt för en växts membran och fotosynteskomplex. Vid överskott av solenergi blir fotosystemen mättade och växten behöver därför ett sätt för att göra sig av med all överskottsenergi, detta kallas för ”icke-fotokemisk quenching” (NPQ). Fotokemisk quenching (fotosyntes), NPQ och fluoresens är tre alternativa vägar för exalterade klorofyller. PsbS är involverad i NPQ och associerar med fotosystem II.

De resultat som presenteras i denna avhandling kommer från studier av modellväxten Arabidopsis thaliana (Backtrav), i huvudsak gjorda på vildtypen i jämförelse med en mutant som saknar PsbS (npq4) och en transgen som överuttrycker PsbS (oePsbS). Vi har försökt att undersöka kopplingen mellan ljus- och herbivoristress och visar här att mängden PsbS påverkar både en specialist (Plutella) och en generalist (Spodoptera) insekt vid val av föda, samt Plutella även vid äggläggning. Växternas nivå av PsbS visade sig även påverka metabolomet och transkriptomet, och vi fann en uppreglering av gener i biosyntesen för jasmonat samt mer av själva hormonet jasmonat i npq4 växter efter herbivori.

Eftersom vi har gjort många av experimenten ute i fält har vi även karakteriserat en typisk Arabidopsis växt i fält samt hur denna skiljer sig från den vanligt använda lab-växten. Dessutom har vi även undersökt naturlig variation av NPQ av Arabidopsis både i fält och på lab och resultaten visar, till vår förvåning, att det inte går att finna någon korrelation mellan dessa.

Ort, förlag, år, upplaga, sidor
Umeå: Umeå Universitet, Institutionen för fysiologisk botanik, 2011. s. 54
Nyckelord
Arabidopsis, NPQ, PsbS, photosynthesis, field experiment, metabolomics
Nationell ämneskategori
Biologiska vetenskaper
Forskningsämne
fysiologisk botanik; molekylärbiologi
Identifikatorer
urn:nbn:se:umu:diva-48566 (URN)978-91-7459-314-3 (ISBN)
Disputation
2011-11-18, KBC-huset, KB3B1, Umeå Universitet, Umeå, 10:00 (Engelska)
Opponent
Handledare
Forskningsfinansiär
Vetenskapsrådet
Tillgänglig från: 2011-10-28 Skapad: 2011-10-24 Senast uppdaterad: 2018-06-08Bibliografiskt granskad

Open Access i DiVA

fulltext(614 kB)381 nedladdningar
Filinformation
Filnamn FULLTEXT02.pdfFilstorlek 614 kBChecksumma SHA-512
9ac27a376c6e7b8f01e463310b95ae79391f616b1fec0a8ff50943ce9acac2d6b0ecbc055eb40e55b2f5eef5d755d3be2ab8eb8b9f3cdce8da08bdb9db56ba57
Typ fulltextMimetyp application/pdf

Övriga länkar

Förlagets fulltextPubMed

Personposter BETA

Johansson Jänkänpää, HannaSkogström, OskarMoen, JonJansson, Stefan

Sök vidare i DiVA

Av författaren/redaktören
Johansson Jänkänpää, HannaSkogström, OskarMoen, JonJansson, Stefan
Av organisationen
Institutionen för ekologi, miljö och geovetenskapInstitutionen för fysiologisk botanikUmeå Plant Science Centre (UPSC)
I samma tidskrift
BMC Plant Biology
Biologiska vetenskaper

Sök vidare utanför DiVA

GoogleGoogle Scholar
Totalt: 381 nedladdningar
Antalet nedladdningar är summan av nedladdningar för alla fulltexter. Det kan inkludera t.ex tidigare versioner som nu inte längre är tillgängliga.

doi
pubmed
urn-nbn

Altmetricpoäng

doi
pubmed
urn-nbn
Totalt: 206 träffar
RefereraExporteraLänk till posten
Permanent länk

Direktlänk
Referera
Referensformat
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Annat format
Fler format
Språk
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Annat språk
Fler språk
Utmatningsformat
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf