Evaluation of transgenic cucumis melo (melon) plants with suppressed ascorbate oxidase expression

 
see the original item page
in the repository's web site and access all digital files if the item*
share




2008 (EN)
Αξιολόγηση διαγονιδιακών φυτών Cucumis melo (πεπονιού) στα οποία έχει κατασταλεί το γονίδιο της οξειδάσης του ασκορβικού οξέος
Evaluation of transgenic cucumis melo (melon) plants with suppressed ascorbate oxidase expression

Χατζοπούλου, Φανή Μαυρουδή

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.
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

info:eu-repo/semantics/masterThesis
Postgraduate Thesis / Μεταπτυχιακή Εργασία

Ripening
Ωρίμανση
Ascorbic acid
Διαγονιδιακά φυτά
Ασκορβικό οξύ
Ascorbate oxidase
Transgenic plant
Πεπόνι
Οξειδάση του ασκορβικού οξέος
Cucumis melo (melon)

Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης (EL)
Aristotle University of Thessaloniki (EN)

Greek
English

2008
2009-06-21T21:00:00Z


Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης, Σχολή Θετικών Επιστημών, Τμήμα Βιολογίας

This record is part of 'IKEE', the Institutional Repository of Aristotle University of Thessaloniki's Library and Information Centre found at http://ikee.lib.auth.gr. Unless otherwise stated above, the record metadata were created by and belong to Aristotle University of Thessaloniki Library, Greece and are made available to the public under Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International license (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0). Unless otherwise stated in the record, the content and copyright of files and fulltext documents belong to their respective authors. Out-of-copyright content that was digitized, converted, processed, modified, etc by AUTh Library, is made available to the public under Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International license (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0). You are kindly requested to make a reference to AUTh Library and the URL of the record containing the resource whenever you make use of this material.
info:eu-repo/semantics/openAccess



*Institutions are responsible for keeping their URLs functional (digital file, item page in repository site)