Természetes vegyület, az S-metilmetionin hatásának vizsgálata a paradicsom és a kukorica fiziológiai sajátságaira, biotikus és abiotikus stressztoleranciájára = Effect of the natural compound S-methylmethionine on the physiological characteristics, biotic and abiotic stress tolerance of tomato and maize

Abstract

Az S-metilmetionin (SMM) stresszvédelemben betöltött szerepét vizsgáltuk. Megállapítottuk, hogy ez a természetes, nem proteinogén aminosav jelentős szerepet játszik a vizsgált növények abiotikus és biotikus stresszorokkal szembeni védekezőképességének kialakításában, a stressztolerancia növelésében. Közvetlenül szerepel a kénanyagcsere alapvető folyamataiban, befolyásolja poliaminok bioszintézisét, mint az S-adenozilmetionin prekurzora és mint aminopropil-donor vegyület membránvédő, stabilizáló hatású. Transzkripció szinten elősegíti a hidegstressz elleni védelemben központi szabályozóként működő, számos gén kifejeződését együtt szabályozó CBF transzkripciós faktorok expresszióját. Növeli az ugyancsak sokoldalú szabályozó és stresszvédő poliaminok, valamint az általános stresszvédelemben jelentős fenilpropanoidok (fenoloidok, antociánok) szintéziséért felelős gének expresszióját. Mindezek következményeként a metabolomikai szinten bekövetkező változások jelentős fiziológiai választ eredményeznek. Fontos szerepe van egy- és kétszikű növények vírusok elleni védelmében is, csökkentve a víruskoncentrációt, lassítva a vírusok terjedését és szaporodását a gazdanövényekben, amihez hozzájárulhat, hogy fokozza a hormonok és a stresszvédő kénvegyületek képzésében fontos szerepet betöltő S-adenozilmetionin szintéziséért felelős gén expresszióját. Az SMM hatására jellemző a priming hatás, ami előkészíti a növényt a stresszre és lehetővé teszi a gyorsabb és hatékonyabb stresszválaszt. | The present work aimed to reveal the multiple role of SMM in protection against biotic and abiotic stressors. We proved that this non–proteinogenic amino acid has an important function in the development of defence potential and in the improvement of stress and disease tolerance of examined plants. At the level of transcription SMM exerts its effect via central regulatory factor CBF, which influences the expression of number of genes during cold stress as a coordinator. The effect of SMM is chiefly manifested in its influence on the expression of CBFs that act as central coordinator in the regulation of number of genes during cold stress. In addition, SMM enhances the expression of regulatory and stress protecting polyamines and the expression of genes coding for proteins with beneficial influence in defence compound phenolics, for instance anthocyanins. The changes of gene expression result in changes of metabolomic and physiological processes of plants. SMM has an important role in biotic stress protection against both of TSWV virus of tomato and the MDMV virus of maize, decreasing the virus concentrations and moderating their replication in plant. This beneficial influence may be due to its effect in increasing the expression of gene responsible for S-adenosylmethionine synthesis, which is important in the synthesis of stress protecting compounds. We found that SMM characteristically affects due to a priming effect, resulting in faster and improved stress response