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Articles by Reinhard Jetter in JoVE
JoVE General
L'uso di Arabidopsis Mutanti eceriferum da esplorare per cuticole Biosintesi impianto
1Department of Botany, University of British Columbia - UBC, 2Department of Chemistry, University of British Columbia - UBC
La cuticola pianta è un rivestimento ceroso esterno sulle piante che ha un ruolo primario nella conservazione dell'acqua, ma è anche un importante barriera contro l'ingresso di microrganismi patogeni. In questo video, si dimostra l'analisi dei mutanti cuticola piante identificate da marcia avanti e retromarcia approcci genetica.
Other articles by Reinhard Jetter on PubMed
Esteri Phenylpropyl E Phenylbutyl Molto Lungo-catena Da Taxus Baccata Ago Cere Cuticolari
Le cere cuticolari di Taxus baccata L. aghi è stata trovata per contenere quattro diverse classi di esteri a catena lunga che sono stati identificati da varie trasformazioni chimiche con assegnazione di prodotto che impiegano serie omologa GC-MS (1) esteri-(4'-hydroxyphenyl)-propile 3 di acidi grassi C(20)-C(36), (2) 4-(4'-hydroxyphenyl)-2-butil esteri degli acidi grassi C(18)-C(28), (3) 3-(3'4'-diidrossifenil)-propil esteri degli acidi grassi C(20)-C(32) e (4) sono stati identificati 4-(3',4'-dihydroxyphenyl)-2-butil esteri degli acidi grassi C(18)-C(28). Le quattro classi di composte pari a 0,1-3.6 micro g/cm(2) della superficie dell'ago, corrispondente a 0,2-7,6% della miscela di cera, rispettivamente. Mentre entrambe le serie estere phenylpropyl avevano un massimo per l'omologo contenenti acido tetracosanoic, negli omologhi esteri phenylbutyl contenenti acidi eicosanoic e docosaesaenoico predominavano.
Attaccamento Alla Pianta Cere Superficiali Di Un Insetto Predatore
Insetti foraggiamento sulle superfici vegetali devono allegare al livello dei materiali lipofili conosciuto come cere epicuticular (EW) che coprono queste superfici. In questa carta, rivediamo brevemente le prove che la variazione nella morfologia EW può influenzare l'ecologia degli insetti erbivori direttamente, che interessano il loro attaccamento per le superfici delle piante e indirettamente che interessa di foraggiamento attivamente gli insetti predatori per le superfici delle piante. Vi presentiamo quindi nuovi dati esaminando come EW micromorfologia e composizione chimica della Brassica oleracea influenza allegato il coleottero predatorio, Hippodamia convergens (Coccinellidae). Le analisi biologiche con genotipi di b. oleracea differenti nelle caratteristiche di cera e con EW estratti da queste piante applicate al vetro, mostrano che i cristalli di cera perturbino attaccamento. Inoltre, le analisi biologiche mostrano che attacco da H. convergens differisce tra EW estratti preparati ad avere superfici lisce senza cristalli. Le differenze nell'attaccamento in queste condizioni sono evidentemente a causa della composizione chimica delle cere. Analisi biologiche con due costituenti di pura cera mostrano che cera composizione può incidere in modo significativo attaccamento da H. convergens. Lo studio apre la strada all'utilizzo di un approccio simile per capire attacco da insetti alle superfici vegetali ceroso.
Omologo Catena Molto Lunga 1,3-alkanediols E 3-hydroxyaldehydes in Cere Cuticolari Foglia Di Ricinus Communis L
Superfici estratti dalle foglie primarie dei semi di ricino sono stati trovati per contenere 1,8 microg cm(-2) delle cere cuticolari. La miscela comprende alcani (C(26)-C(29)), alcoli primari (C(22)-C(38)), aldeidi (C(26) e C(28)), acidi grassi (C(20)-C(34)) e triterpenoidi (lupeol, beta - e alfa-amirina). Inoltre, è stata rilevata una serie di n-alcano-1,3-dioli, con lunghezze di catena che vanno da C(22) a C(28), una forte predominanza di omologhi pari e un massimo di hexacosane-1,3-diolo. Sette altri composti furono assegnate a una nuova classe di costituenti di cera e identificati come omologhe non ramificati 3-hydroxyaldehydes che vanno da C(22) a C(28). Come la distribuzione di lunghezza di catena di questa serie parallelo molto attentamente il modello omologo di 1,3-dioli, sembra probabile che entrambe le classi di composte biosynthetically sono correlate.
Superfici Scivolose Di Piante Carnivore: Composizione Di Cristalli Di Cera Epicuticular in Ascidi Delle Nepenthes Alata Blanco
Piante del genere Nepenthes per ottenere un sostanza apporto nutritivo insetti cattura in foglie altamente modificate. Una vasta zona della superficie interna di queste brocche è densamente ricoperto da cristalli di cera su cui la maggior parte dei insetti perdono il loro piede. Questa superficie scivolosa cera, catturando prede e prevenire la sua fuga dalla trappola, gioca un ruolo fondamentale nella sindrome carnivora. Per comprendere il meccanismo di scivolosità, la presente indagine ha puntato una caratterizzazione ultrastrutturale e fisico-chimiche dei cristalli di cera negli ascidi di N. alata Blanco. Microscopia elettronica a scansione, ha rivelato che le piastrine intere sporgevano perpendicolarmente dalla superficie. Metodi sono stati sviluppati che hanno permesso la rimozione meccanica dei cristalli di cera dalla superficie del lanciatore. Potrebbe essere indicato che il campionamento era selettivo per la cera epicuticular, rilevante per le interazioni pianta-insetto. I cristalli è costituito da una miscela di composti alifatici, dominato dalla catena molto lunga aldeidi. Triacontanal, al 43%, il più abbondante costituente, era in gran parte responsabile per la formazione di cristalli. Solubilità dati indicano che i cristalli di Nepenthes contenevano forme polimeriche di questa aldeide. Le proprietà meccaniche risultanti dei cristalli polimero e il meccanismo di scivolosità sono discussi.
Pomodoro Frutta Cere Cuticolari E Loro Effetti Sulle Proprietà Barriera Traspirazione: Caratterizzazione Funzionale Di Un Mutante Carente in Una Catena Molto Lunga Di Acidi Grassi Beta-chetoacil-CoA Sintasi
Cere cuticolari giocano un ruolo fondamentale nel limitare la perdita d'acqua fu su tutta la superficie della pianta. La correlazione tra la composizione chimica delle cere cuticolari e la loro funzione come una barriera di traspirazione è ancora poco chiara. Nel presente studio, frutti intatti pomodoro (Lycopersicon esculentum) vengono utilizzati, a causa della loro superficie astomatous, come un nuovo approccio integrativo per indagare questo rapporto di composizione-funzione: quantità di cera e composizioni del pomodoro sono stati manipolati prima della misurazione imparziale traspirazione cuticolari. Primi, successivi passi di cera-rimozione meccaniche ed estrattive ha permesso la modificazione selettiva di epi - e intracuticular strati di cera. Il film epicuticular consisteva esclusivamente alifatici a catena molto lunga, mentre il vano intracuticular contenute grandi quantità di triterpenoidi pentaciclici pure. In secondo luogo, applicando le tecniche di genetiche inversione, una mutazione di perdita di funzione con un inserimento di trasposone in una catena molto lunga di acidi grassi elongase beta-chetoacil-CoA sintasi è stata isolata e caratterizzata. Cere mutante di foglia e frutta erano carenti di n-alcani e aldeidi con lunghezze di catena di là di C30, mentre le catene più corte e idrocarburi ramificati non sono stati colpiti. La cera frutta mutante ha anche mostrato un aumento significativo in triterpenoidi intracuticular. Rimozione dello strato di cera epicuticular, contabilità per un terzo della copertura totale cera su frutti di wild-type, aveva solo moderati effetti sulla traspirazione. Al contrario, riduzione della intracuticular alifatici nel mutante a circa il 50% ha causato un aumento di 4 volte della permeabilità. Quindi, la parte principale della barriera traspirazione è situata nello strato di cera intracuticular, in gran parte determinata da componenti alifatici, ma modificata dalla presenza di triterpenoidi, mentre epicuticular alifatici giocano un ruolo minore.
Il Clade SHINE Di Fattori Di Trascrizione Di Dominio AP2 Attiva Biosintesi Di Cera, Altera Le Proprietà Della Cuticola E Conferisce Tolleranza Alla Siccità Quando Overexpressed in Arabidopsis
L'interfaccia tra piante e l'ambiente gioca un ruolo doppio come una barriera protettiva, così come un mezzo per lo scambio di gas, acqua e sostanze nutritive. Le superfici di impianto antenna primaria sono coperti da una cuticola, che agisce come la barriera di permeabilità essenziale verso l'atmosfera. È uno strato eterogeneo composto principalmente da lipidi, e cioè cutina e intracuticular cera con cere epicuticular depositati sulla superficie. Abbiamo identificato una Arabidopsis thaliana attivazione tag guadagno di funzione mutante shine (shn) visualizzata una superficie brillante, lucido, foglia verde con cera cuticolari aumentato confrontato con le foglie delle piante wild-type. Il gene responsabile del fenotipo codifica per un membro di un clade di tre proteine di funzione sconosciuta, appartenente alla famiglia dei fattori di trascrizione AP2/EREBP pianta-specifiche. Sovraespressione di tutti e tre i geni di clade SHN conferito un fenotipo simile a quello del mutante shn originale. Biochimicamente, tali impianti sono stati modificati nella composizione di cera (derivati degli acidi grassi molto lungo). Sono stati aumentati livelli di cere cuticolari totale sei volte in shn confrontato con wild type, principalmente a causa di un aumento ninefold alcani che comprendeva circa metà delle cere totali in mutante. Dosaggi lisciviazione di clorofilla e gli esperimenti di perdita di peso fresco indicato quello sovraespressione di geni SHN cuticola aumentata permeabilità, probabilmente a causa di cambiamenti nella sua ultrastruttura. Similarmente, sovraespressione genica SHN alterata struttura delle cellule epidermiche foglia e petalo, numero di tricomi e ramificazione così come l'indice stomatica. È interessante notare che, overexpressors SHN visualizzato siccità notevole tolleranza e recupero, probabilmente legato alla ridotta densità stomatica. Analisi di espressione mediante fusioni promotore-beta-glucuronidasi dei geni SHN fornisce la prova per il ruolo del clade SHN in strati protettivi vegetali, come ad esempio quelle formate durante l'abscissione, deiscenza, ferendo, rafforzamento dei tessuti e la cuticola. Proponiamo che queste diverse funzioni sono mediate dal metabolismo dei lipidi e/o parete cellulare componenti di regolazione.
Pianta Dei Lipidi Cuticolari Esportazione Richiede Un Trasportatore Di ABC
Una cuticola cerosa protettiva cappotti tutti i tessuti della pianta aerea principale. Sua sintesi richiede ampia esportazione dei lipidi da cellule epidermiche sulla superficie della pianta. Mutanti di Arabidopsis cer5 avevano ridotto staminali cere cuticolari carichi e accumulato sheetlike inclusioni nel citoplasma delle cellule secernenti cera. Queste inclusioni rappresentati depositi anomali di cere cuticolari e assomigliava a inclusioni trovati in un disordine umano causato da un trasportatore di difettoso perossisomiale trifosfato di adenosina binding cassette (ABC). Abbiamo scoperto che il gene CER5 codifica per un trasportatore ABC localizzato nella membrana del plasma delle cellule epidermiche e concludere che è necessario per l'esportazione di cera per la cuticola.
Cosa I Microbi Incontro Alla Superficie Della Pianta? Composizione Chimica Delle Cere Cuticolari Pisello Foglia
Nelle miscele di cere cuticolari da foglie di pisello (Pisum sativum) cv Avanta, cv, cv e Lincoln Maiperle, più di 70 singoli composti sono stati identificati. La cera adassiale è stata caratterizzata da elevatissima quantità di alcoli primari (71%), mentre la cera abbagliai consisteva principalmente di alcani (73%). Un adesivo acquoso di gomma arabica è stato impiegato a campione selettivamente lo strato di cera epicuticular su foglie di pisello e quindi ad analizzare la composizione dei cristalli epicuticular esposti alla superficie più esterna di foglie. Lo strato epicuticular è stato trovato per contenere il 74% e l'83% della cera totale sulla superficie adassiale e abbagliai, rispettivamente. I cristalli a forma di piastrina sulla superficie adassiale foglia è composta da una miscela dominata da hexacosanol, accompagnata da notevoli quantità di octacosanol e hentriacontane. Al contrario, i cristalli di cera a forma di nastro sulla superficie abbagliai consistevano principalmente di hentriacontane (63%), con circa il 5% ciascuno di hexacosanol e octacosanol essendo presente. Basato su questa dettagliata analisi chimica della cera esposta alla superficie della foglia, loro importanza per primi eventi nell'interazione con funghi patogeni specifici dell'host ora può essere valutata. Sulla superficie adassiale, circa l'80% di Erysiphe pisi spore germinato e 70% differenziati appressoria. Al contrario, riducendo notevolmente l'efficienza di germinazione (57%) e tassi di formazione appressoria (49%) sono stati trovati per superfici abbagliai. In conclusione, l'influenza della struttura fisica e la composizione chimica della superficie del host e soprattutto delle cere epicuticular foglia, sui processi di prepenetration di funghi biotrophic è discusso.
Composizione Di Piante Myrmecophilic Di Superficie: Cere Cuticolari E Peli Ghiandolari Su Foglie Di Macaranga Tanarius
Superfici di impianto primario, coperte con cuticole composto da cutina e cere, sono substrati importanti per l'interazione con gli insetti. La composizione delle superfici di foglia della pianta myrmecophilic Macaranga tanarius è stata studiata. Il prenylated flavanone nymphaeol-C è stato identificato in superfici estratti e fu localizzato esclusivamente nei peli ghiandolari sul lato abbagliai foglia. Le cellule epidermiche marciapiede che circonda questi tricomi sono stati coperti con una pellicola liscia di cera epicuticular da cui sporgevano alcuni cristalli di cera piccole. La cera epicuticular ammontava a circa 8 microg cm(-2), corrispondente all'85% del carico sull'adassiale così come i lati della foglia abbagliai cera. Le miscele di cera epicuticular da entrambe le superfici foglia contenute più di 70% di alcoli primari, 14% di acidi grassi, 2% aldeidi e tracce di acetati di alchile, con lunghezze di catena che vanno da C(20) a C(38). Al contrario, lo strato di cera intracuticular era ampiamente dominato dalla Triterpenoide alcoli alfa-amirina, beta-amirina e lupeol. Di conseguenza, questi composti caratteristici non sono disponibili per un contatto diretto con gli insetti sulla superficie della pianta.
Composizione Lipidica Cuticolari, Struttura Superficiale Ed Espressione Genica in Arabidopsis Staminali Dell'epidermide
Tutte le piante vascolari sono protetti dall'ambiente da una cuticola, uno strato lipofilo sintetizzata dalle cellule epidermiche e composto da una matrice polimerica di cutina e cere. Il meccanismo mediante il quale le cellule epidermiche si accumulano e assemblare componenti di cuticola in rapida espansione degli organi è in gran parte sconosciuto. Abbiamo cominciato ad affrontare tale questione analizzando la varianza composizione lipidica, la micromorfologia di superficie e del transcriptome delle cellule epidermiche in allungamento steli di Arabidopsis (Arabidopsis thaliana). Il tasso di allungamento delle cellule è massimo vicino il meristema apicale e diminuisce ripidamente verso il centro del fusto, dove è 10 volte più lento. Durante e dopo questo allungamento, il carico di cere cuticolari e composizione rimangono notevolmente costante (32 microg/cm2), che indica che il disossidante biosintetico in cere è strettamente allineato all'espansione della superficie. Al contrario, il carico di poliestere monomeri per unità di superficie diminuisce più di 2 volte del tomaio (8 microg/cm2) alla parte inferiore (3 microg/cm2) del fusto, anche se la varianza compositiva è minore. Per facilitare l'identificazione di proteine coinvolti nella biosintesi di cere e cutina, abbiamo isolato peeling epidermico da steli di Arabidopsis e determinati profili di trascrizione sia in rapida espansione e nonexpanding cellule. Questa analisi del transcriptome è stata convalidata dalla corretta classificazione dei noti geni specifici dell'epidermide. Le trascrizioni di 15% preferenzialmente espresse nell'epidermide sono state arricchite in geni codifica proteine previsto per membrana associati e coinvolto nel metabolismo dei lipidi. Viene presentata un'analisi del sottoinsieme dei lipidi-correlati.
Clonazione E Caratterizzazione Di Una Sintasi Lupeol Coinvolti Nella Sintesi Di Cristalli Di Cera Epicuticular Su Staminali E Ipocotile Superfici Del Ricinus Communis
Triterpenoidi pentaciclici sono un folto gruppo di metaboliti secondari, trovato in molte specie di piante diverse, glicoside coniugati o come aglycones. Quest'ultimo in molti casi si accumula in quantità elevate nella cera cuticolari e quindi alla superficie degli organi della pianta. Nel presente lavoro, la formazione della cuticola specifici di triterpenoidi fu indagata in Ricinus communis gambi, combinando metodi analitici e molecolare genetiche. Due fenotipi di ricino potrebbero essere distinti basato sull'aspetto lucido o Glauco delle superfici di tutte le porzioni di fusto compresa l'ipocotili ed erano dovuti alla presenza o assenza di cristalli di cera epicuticular a forma di filo, rispettivamente. Studi comparativi hanno mostrati che questi cristalli sono formati dal lupeol triperpenoid, presenti in elevata quantità su tutte le staminali le superfici. La parte di ipocotile di steli, lupeol è stato trovato per accumulare rapidamente durante lo sviluppo iniziale della superficie (10-15 giorni dopo la nascita). Maturi ipocotili di individui lucidi sono stati coperti con 12,5 microg/cm2 di cera che contiene circa l'1% di lupeol, mentre il fenotipo Glauco aveva un carico di cera di 51,9 microg/cm2 con il 56% di lupeol. Due oxidosqualene cyclases da semi di ricino erano clonati, funzionalmente espressa in lievito e caratterizzato come un Cicloartenolo synthase (RcCAS) e un lupeol synthase (RcLUS). Analisi filogenetiche hanno rivelato che RcLUS è simile a due cladi del noto lupeol synthases, ma presenta anche alcune somiglianze con beta-amirina synthases. Sia l'espressione organo-specifiche di RcLUS e il pattern di espressione durante lo sviluppo ipocotile abbinati esattamente l'accumulo di lupeol cuticolari in semi di ricino. Al contrario, RcCAS è stato espresso costitutivamente in tutti gli organi in tempi diversi. Possiamo concludere che l'enzima RcLUS è responsabile della formazione del lupeol cuticolari, e così per le proprietà di superficie caratteristiche di R. communis deriva.
Nanotubules Su Superfici Di Impianto: Composizione Chimica Dei Cristalli Di Cera Epicuticular Sugli Aghi Di Taxus Baccata L
Aghi di Taxus baccata L. erano ricoperti di cristalli di cera epicuticular tubolare variano in diametro (100 e 250 nm) e lunghezze (300-500 e 500-1000 nm) sulle superfici abbagliai e adassiale, rispettivamente. Vari protocolli di campionamento sono stati impiegati per studiare la composizione chimica delle cere su tre diversi livelli di risoluzione spaziale dell'ago. In primo luogo, un'immersione estrazione degli aghi interi ha reso la miscela di cere cuticolari totale composto da acidi grassi a catena molto lunga (21%), alkanediols (19%), esteri di fenile (15%) e alcoli secondari (9%) insieme a piccole quantità di aldeidi, alcoli primari, alcani, esteri alchilici e tocoferoli. In secondo luogo, cere da entrambi i lati dell'ago sono stati campionati separatamente mediante spazzolatura con vetro tessuto imbevuto di CHCl3. Entrambi i lati hanno mostrato molto simile composizione qualitativa, ma differivano drasticamente gli aspetti quantitativi, con nonacosan-10-ol (18%) e alkanediols (33%) che domina le cere abbagliai e adassiale, rispettivamente. In terzo luogo, gli strati di cera epi - e intracuticular sono stati selettivamente campionati da una combinazione di rimozione cera meccanica e spazzolatura di estrazione. Questo fornì prova diretta che i cristalli di cera tubolare contenevano alte percentuali di nonacosane-4,10-diolo e nonacosane-5,10-diolo sulla superficie abbagliai ol-nonacosan-10 sulla superficie adassiale degli aghi. Insieme a questi composti, relativamente grandi quantità di acidi grassi e piccole percentuali di aldeidi, alcoli primari, alchil esteri e alcani co-crystallized nello strato epicuticular. In confronto, la cera intracuticular consisteva di più alte parti costituenti ciclici e alifatici con polarità relativamente alta. La formazione dei cristalli tubolari è discusso come un processo fisico-chimico spontaneo, che comportano la creazione di gradienti tra epi - e strati di cera intracuticular e separazione di fase locale.
CER4 Codifica Un Formando Alcol Grasso Acil-coenzima A Reduttasi Coinvolti Nella Produzione Di Cere Cuticolari in Arabidopsis
Una cuticola cerosa che serve come una barriera protettiva contro la perdita d'acqua incontrollata e cappotti di danno ambientale le superfici aeree delle piante terrestri. Esso è composto da una matrice polimerica di cutina e cere. Cere cuticolari sono miscele complesse di molto-lungo-catena acidi grassi e loro derivati. Riportiamo qui la clonazione molecolare e la caratterizzazione di CER4, un gene biosintetico cera da Arabidopsis (Arabidopsis thaliana). Mutanti di Arabidopsis cer4 esibiscono grandi diminuzioni nel gambo alcoli primari ed esteri di cera e leggermente elevati livelli di aldeidi, alcani, alcoli secondari e chetoni. Questo fenotipo ha suggerito che CER4 codificato un formando alcol grasso acil-coenzima A reduttasi (FAR). Abbiamo individuato otto geni estremo-come in Arabidopsis che sono altamente correlati ad un alcool-formando finora espressa in semi di jojoba (Simmondsia chinensis). Caratterizzazione molecolare di alleli CER4 e complementazione genomico ha rivelato che uno di questi otto geni, At4g33790, codificato l'estremo necessaria per la produzione di cere cuticolari. Espressione di cDNA CER4 nel lievito (Saccharomyces cerevisiae) ha provocato l'accumulo di C24:0 e alcoli di C26:0 primari. Completamente funzionale proteina fluorescente verde messo proteine CER4 era localizzata al reticolo endoplasmatico in cellule di lievito da microscopia confocal. Analisi dell'espressione genica mediante PCR-trascrizione inversa indicano che CER4 è stato espresso in foglie, steli, fiori, silique e radici. Espressione di un gene reporter beta-glucuronidasi guidato dal promotore CER4 in piante transgeniche è stato rilevato in cellule epidermiche di foglie e steli, coerenti con un ruolo dedicato per CER4 nella biosintesi di cere cuticolari. CER4 è stato espresso anche in tutti i tipi di cellule nella zona di allungamento delle giovani radici. Questi dati indicano che CER4 è un alcool formando estremo che ha specificità per molto-lungo-catena acidi grassi ed è responsabile per la sintesi di alcoli primari nelle cellule epidermiche di tessuti aerei e nelle radici.
Alcoli Secondari a Catena Molto Lunga E Alkanediols Nelle Cere Cuticolari Di Pisum Sativum Foglie
Nelle cere cuticolari da foglie di Pisum sativum, 19 alcoli secondari, 10 alkanediols primario e secondario e tre alkanediols secondario e secondario sono stati identificati da varie trasformazioni chimiche con assegnazione prodotto impiegando GC-MS. La serie omologa di alcoli secondari C29-C33 (1,1 microg/cm2) è stata dominata da hentriacontanol isomeri (94%). Solo quantità octacosanediols e traccia di hexacosanediols (% < 1) sono stati rilevati nella fazione alkanediol primario e secondario (0,7 microg/cm2). L'alkanediols secondario e secondario (0.12 microg/cm2) conteneva un unico omologo con lunghezza catena C31. Tutte le tre classi di composte hanno dimostrato distribuzioni isomero caratteristico con gruppi funzionali secondarie prevalentemente situati tra C-14 e C-16. Basato su composizioni isomero, la sequenza di passaggi biosintetici introducendo le funzioni dell'idrossile è discusso.
Composizione Chimica Dei Cristalli Di Cera Epicuticular Sulla Zona Scivolosa Negli Ascidi Di Cinque Specie Di Nepenthes E Ibridi
Piante del genere carnivoro Nepenthes efficientemente intrappolano gli insetti negli ascidi di foglia, impiegando principalmente cristalli di cera epicuticular sulle pareti lanciatore per renderli scivolosi per la preda. Nel presente studio, le composizioni e le micromorphologies dei cristalli di cera di cinque specie di Nepenthes e ibridi sono stati analizzati al fine di verificare se i principi chimici questa funzione ecologica sono diffusi all'interno del genere. Tre strati di cera potevano essere distinto all'interno le cuticole ascidio di Nepenthes: (1) la parte più esterna dei cristalli che formano le piastrine visibile in standard scanning electron microscopy, (2) la parte inferiore dei cristalli di cera epicuticular e (3) uno strato di cera intracuticular. La composizione della cera intracuticular differiva significativamente da quello dello strato epicuticular vicino. Le composizioni di corrispondenti di cera miscele da tutte le cinque specie di Nepenthes e ibridi erano molto simili, quasi uguali quantità di catena molto lunga aldeidi e alcoli primari. Mentre triacontanal (aldeide C(30)) era prevalente in cristalli epicuticular delle Nepenthes albomarginata e Nepenthes x intermedia, Nepenthes x superba e Nepenthes x henriana sono stati trovati per avere particolarmente alte percentuali di dotriacontanal (aldeide C(32)). Nepenthes "khasiana" aveva una composizione intermedia aldeide con quantità quasi uguali di due lunghezze di catena.
Analisi Di Microspectroscopic Raman Di Triterpenoidi Trovato Nelle Cuticole Vegetali
Gli organi sopra-terra delle piante sono coperti da una cuticola, una membrana extracellulare eseguendo importanti funzioni fisiologiche ed ecologiche, che consiste della cutina polimero derivato da acidi grassi e cere. Le cere cuticolari di molte specie, comprese le foglie di Prunus laurocerasus, triterpenoidi si trovano ad alte concentrazioni. Questo libro indaga il potenziale di Raman microspectroscopy per la rilevazione simultanea di triterpenoidi strutturalmente simili nelle cuticole vegetali. Analisi della relativa composizione fu eseguita su miscele Triterpenoide artificiale composto da Alfa-amirina e acido oleanolic, così come l'acido oleanolic e acido ursolico, i due triterpenoidi trovano abbondantemente nelle cuticole di p. laurocerasus. I triterpenoidi diverso potrebbero essere distinto degli spettri di miscela e i rapporti calcolati Triterpenoide risultanti sono stati coerenti con i valori previsti. Analisi qualitativa degli spettri Raman di p. laurocerasus cuticola ha dimostrato l'individuabilità in situ di triterpenoidi utilizzando questo approccio. È qui mostrato che Raman microspectroscopy ha il potenziale per fornire informazioni utili concernenti la distribuzione spaziale di alcuni componenti chimici chiave delle cuticole vegetali. Questa tecnica offre quindi un prezioso complemento per gli attuali metodi analitici standard utilizzato per analizzare la composizione di massa delle cuticole vegetali.
Composizione Di Alchil Esteri Nella Cera Cuticolari Su Infiorescenza Steli Di Mutanti Di Arabidopsis Thaliana Cer
Vie biosintetiche cera procedere tramite l'allungamento di 16:0 di acil-CoA a acidi grassi a catena molto lunga (VLCFA) e da ulteriori modifiche che includono riduzione ad alcoli primari e formazione di alchil esteri. Abbiamo analizzato gli alchil esteri nella cera staminali di dieci cer mutanti di Arabidopsis thaliana insieme con i corrispondenti tipi di wild. Alchil esteri con lunghezze di catena tra C(38) e C(52) sono stati identificati, e i livelli di esteri variavano da 0.15 microg cm(-2) in Wassilewskija (WS) a 1,20 cm(-2) microg in cer2. Esteri con numeri pari di atomi di carbonio ha prevalso, con C(42), C(44) e C(46) favorito i tipi selvatici, una predominanza di C(42) mutanti cer2 e cer6 e un relativo cambiamento verso C(46) in mutanti cer3 e cer23. Gli esteri di tutti i mutanti e wild tipi furono dominati da moiety acil 16:0, mentre la lunghezza di catena di alcoli esterificati era tra C(20) e C(32). Le distribuzioni di lunghezza della catena alchilica degli esteri wild-type avevano un massimo per C(28) alcol, simile per gli alcoli liberi che li accompagna nelle miscele di cera. Gli alcoli esterificati cer2, cer6 e cer9 in gran parte erano aumentati livelli di alcool C(26), strettamente corrispondenti modelli degli alcool libero corrispondente e, pertanto, differendo drasticamente da wild type corrispondente. Al contrario, cer1, cer3, cer10, cer13 e cer22 hanno mostrato estere modelli di alcol con aumento dei livelli di C(30), solo parzialmente dopo il passaggio in lunghezze di catena degli alcool libero in cera di staminali. Questi risultati forniscono informazioni sulla composizione dei pool di substrato e/o la specificità sintasi estere coinvolti nella formazione dell'estere di cera. Concludiamo che livelli di alcool nel sito di biosintesi sono soprattutto limitando la formazione dell'estere dell'epidermide del selvaggio-tipo di Arabidopsis.
Hydroxyaldehydes a Catena Molto Lunga Dalla Cera Cuticolari Di Taxus Baccata Aghi
Nella cera cuticolari di Taxus baccata aghi, serie omologa di catena molto lunga 1,5-alkanediols e 5-hydroxyaldehydes sono stati identificati da varie trasformazioni chimiche con assegnazione di prodotto mediante GC-MS. 1,5-Alkanediols aveva lunghezza di catena, che vanno da C(28) a C(38), con forte predominanza di numeri anche carbonio e un massimo a C(32) (29%). La serie di 5-hydroxyaldehydes composto da lunghezze di catena C(24) e C(26)-C(36) e ha mostrato una prevalenza pronunciata di pari omologhi. 5-Hydroxyoctacosanal era il composto più abbondante della serie (42%). 5-Hydroxyaldehydes insieme ammontava a microg/cm(2) 0,4, corrispondente all'1,2% del totale cera degli aghi. Un pathway biosintetico polyketide-come è proposto basato sulle distribuzioni di lunghezza catena (simili) e modelli di gruppo funzionale per entrambe le classi di composte.
Composizione Chimica Degli Strati Di Cera Epicuticular E Intracuticular Sul Lato Adassiale Di Ligustrum Vulgare Foglie
Precedenti ricerche hanno dimostrato che triterpenoidi cuticolari esclusivamente si trovano nello strato di cera intracuticular di Prunus laurocerasus. Per indagare se questo partizionamento era apetti, intra - e cere epicuticular sono stati individuati e quantificati per le foglie lucide di Ligustrum vulgare, un arbusto indipendente con morfologia simile a cera. Cera epicuticular fu spogliato meccanicamente dalla superficie adassiale foglia utilizzando l'adesiva gomma arabica. Successivamente, il cloroformio solvente organico è stato utilizzato per estrarre la cera intracuticular all'interno della matrice di cutina. Le cere isolate sono state quantificate mediante gascromatografia con rilevazione di ionizzazione di fiamma e identificato dalla spettrometria di massa. I risultati sono stati confermati visivamente da microscopia elettronica a scansione. Lo strato di cera esterna consisteva interamente di serie omologhe di classi di composte alifatiche catena molto lunga. Al contrario, lo strato di cera interiore era dominata (80%) da due ciclico triterpenoidi, ursolico e oleanolic acid. L'accumulo di triterpenoidi nella cera foglia intracuticular di secondo, specie non correlate suggerisce che questa localizzazione può essere un fenomeno più generale nelle cuticole lisce privo di cristalli di cera epicuticular. Il meccanismo e possibili motivi ecologici o fisiologici per questa separazione sono attualmente oggetto di indagine.
Caratterizzazione Di Arabidopsis ABCG11/WBC11, Un Trasportatore Cassette (ABC) Di Associazione Di ATP Che è Necessario Per La Secrezione Lipidica Cuticolari
ABCG11/WBC11, un trasportatore di ATP binding cassette (ABC) da Arabidopsis thaliana, è un componente chiave del percorso di esportazione per i lipidi cuticolari. Mutanti inserzionale di knock-out del T-DNA del wbc11 di Arabidopsis esposto lipidici inclusioni all'interno delle cellule epidermiche simile alla cera precedentemente caratterizzato transporter mutante cer5, con una simile riduzione forte gli alcani di cere superficiali. Inoltre, i mutanti knock-out wbc11 ha anche mostrarono difetti non presentano in cer5, compreso post-genital organo fusioni, crescita stentata e una riduzione nel carico di cutina sulla superficie della pianta. Una linea mutante precedentemente isolata in una schermata di genetica avanti, chiamata permeabile lascia 1 (pel1), è stato identificato come un allele di ABCG11/WBC11. Il double knock-out wbc11 cer5 esposto lo stessi fenotipi morfologici e biochimici come il wbc11 knock-out. Una proteina di fusione YFP-WBC11 salvato un mutante knock-out del T-DNA ed è stata localizzata alla membrana del plasma. Questi risultati mostrano che WBC11 funzioni nella secrezione di cere superficiali, eventualmente interagendo con CER5. Tuttavia, a differenza di ABCG12/CER5, ABCG11/WBC11 è importante per il normale processo di formazione di cutina.
L'identificazione Di Un Gene (Cwp1), Messo a Tacere Durante L'evoluzione Di Solanum, Che Causa La Cuticola Microfissuring E Disidratazione Quando Espresse Nel Frutto Di Pomodoro
Uno dei fenomeni più intriganti di un frutto polposo è la capacità di mantenere l'elevato contenuto di acqua a maturità, anche dopo il raccolto. Questa operazione viene eseguita da una cuticola di frutta che è altamente impermeabile all'acqua di diffusione. In questa carta, segnaliamo su un romanzo genotipo del pomodoro, sviluppato tramite introgressione dalle specie selvatiche di Solanum habrochaites, caratterizzata da microfissuring della cuticola frutta e disidratazione del frutto maturo. Il fenotipo microfissure/disidratazione è ereditato come un singolo gene, chiamato Cwp1 (permeabilità all'acqua cuticolari). Il gene è stato bene mappato e sua identità era determinato dalla clonazione sulla mappa e analisi di espressione differenziale in linee vicino isogeni. Causalità del gene Cwp1 è stato indicato dall'espressione transgenica eterologa del gene nel pomodoro coltivato, che ha causato una cuticola di frutta microfissured portando alla frutta disidratata. Cwp1 codifica per una proteina a funzione non identificati della famiglia del dominio DUF833. Il gene è espresso nell'epidermide frutto del genotipo disidratante che ospita l'introgressione selvatico della specie, ma non nel pomodoro coltivato. Esso è espresso solo nelle specie primitiva pomodoro selvatico fruttato verde, ma non è espressa la coltivata Solanum lycopersicum strettamente correlati Solanum cheesmaniae e Solanum pimpinellifolium, indicando un ruolo pre-adaptive per Cwp1 silenzio nell'evoluzione e domesticazione del pomodoro coltivato.
Enzima Citocromo P450 CYP96A15 è L'alcano Midchain Idrossilasi Responsabile Della Formazione Di Alcoli Secondari E Chetoni Nel Fusto Cuticolari Cera Di Arabidopsis
La maggior parte delle superfici aeree delle piante sono coperti da cere cuticolari che viene sintetizzata nelle cellule epidermiche. La miscela di cera sugli steli infiorescenza di Arabidopsis (Arabidopsis thaliana) è dominata da alcani, alcoli secondari e chetoni, tutto pensato per essere formati in sequenza nel percorso decarbonylation di biosintesi di cera. Qui, abbiamo utilizzato un approccio inverso-genetico per identificare un citocromo P450 enzima (CYP96A15) coinvolti nella biosintesi di cera e si caratterizza come un alcano midchain idrossilasi (MAH1). Staminali cera di alleli mutanti inserzionali del T-DNA è stato trovato per essere privo di alcoli secondari e chetoni (mah1-1) o per contenere livelli notevolmente inferiori di questi componenti (mah1-2 e mah1-3) di tipo selvatico. Tutte le linee mutanti anche avevano aumentato gli importi dell'alcano, parzialmente o completamente di compensazione per la perdita di altre classi di composti. Nonostante la variazione chimica tra mutanti e wild-type cere, c'erano differenze distinguibile in cristalli di cera epicuticular sulle superfici di staminali. Fenotipi cera mutante staminali potrebbero essere parzialmente salvati dall'espressione del selvaggio-tipo MAH1 sotto il controllo del promotore nativo, nonché il promotore 35S del cavolfiore mosaic virus. Cavolfiore mosaico sovraespressione di 35S-driven virus di MAH1 portò ad accumulo ectopico di alcoli secondari e chetoni in Arabidopsis foglia cera, dove sola le tracce di questi composti si trovano in wild type. La neonata foglia alcoli e chetoni avevano midchain gruppi funzionali su o accanto al carbonio centrale, corrispondenza così quei composti in cera staminali wild-type. Presi insieme, mutante analisi ed espressione ectopica di MAH1 in foglie suggeriscono che questo enzima può catalizzare la reazione di idrossilazione che conduce da alcani di alcoli secondari e possibilmente anche una seconda idrossilazione che conduce i chetoni corrispondenti. MAH1 espressione era in gran parte limitata espansione nelle regioni di gambi infiorescenza, in particolare per le cellule epidermiche pavimentazione, ma non in tricomi e cellule di guardia. Proteine di fusione della proteina fluorescente verde-MAH1 localizzate al reticolo endoplasmatico, fornendo prove che prodotti intermedi e finali del percorso decarbonylation vengono generati in questo compartimento subcellulare e successivamente devono essere consegnati alla membrana del plasma per l'esportazione verso la cuticola.
Composizione Chimica Degli Strati Di Cera Epicuticular E Intracuticular Sui Lati Adassiale Di Foglie Di Rosa Canina
La cuticola cerosa è il primo punto di contatto per molti organismi erbivori e patogeni su piante di rosa. Studi precedenti hanno riportato la composizione media dell'Estratto combinato cera da entrambi i lati dei fogli rose. Recentemente, sono state determinate separatamente le composizioni delle cere sulla superficie adassiale e abbagliai delle foglie di Rosa canina. In questa carta, una prima relazione fatta su composizioni del epicuticular e lascia intracuticular strati di cera di Rosa canina. I metodi descritti consentono la determinazione dei quali composti sono realmente disponibili presso la superficie per le interazioni pianta-organismo.
L'analisi in Situ Da Microspectroscopy Rivela Triterpenoide Compositiva Pattern All'interno Di Cuticole Foglia Di Prunus Laurocerasus
Le cere cuticolari sulle foglie di Prunus laurocerasus sono disposti in strati distinti che differiscono Triterpenoide concentrazioni (Jetter et al., 23:619 Plant Cell Environ-628, 2000). Oltre a questa pendenza trasversale, la distribuzione laterale di triterpenoidi cuticolari dovrà essere studiata per descrivere completamente la distribuzione spaziale delle componenti della cera sulle superfici di foglia. Nella presente ricerca, vicino infrarosso (NIR) Raman microspectroscopy, la coerente anti-Stokes Raman scattering (automobili) microscopia e spettroscopia di terza generazione armonica (THG) sono stati impiegati per mappare la distribuzione Triterpenoide cuticole isolate dai lati adassiale e abbagliai di p. laurocerasus foglie. Le concentrazioni relative di acido ursolico acido oleanolic sono state calcolate trattando gli spettri di cuticola come combinazioni lineari degli spettri di riferimento dai principali composti che si trovano nella cera. Mappe Raman della cuticola adassiale ha mostrato che i triterpenoidi si accumulano a concentrazioni relativamente elevate sulle regioni periclinal delle cellule del marciapiede, mentre la catena molto lunga costituenti alifatici cera sono distribuiti equamente tra la cuticola adassiale intera. L'analisi delle cuticole abbagliai, i triterpenoidi trovate ad per accumulare in quantità maggiore sopra le cellule di guardia rispetto le cellule di pavimentazione. I composti alifatici a catena molto lunga accumulata nella cuticola sopra l'anticlinale pareti cellulari delle cellule del marciapiede e furono trovati a basse concentrazioni sopra il periclinals e le cellule di guardia.
Catena Molto Lunga Alkylresorcinols Si Accumulano Nella Cera Intracuticular Della Segale (Secale Cereale L.) Foglie Vicino Alla Superficie Del Tessuto
Alkylresorcinols (ARs) sono composti bioattivi che si verificano in molti membri delle Poaceae, probabilmente presso o vicino alla superficie dei vari organi. Qui, abbiamo studiato la localizzazione AR all'interno degli strati cuticolari cera delle foglie di segale (Secale cereale). La miscela di cera totale da entrambi i lati delle foglie è stata trovata per contenere alcoli primari (71%), alchil esteri (11%), aldeidi (5%) e piccole quantità (< 3%) di alcani, steroidi, acidi grassi e alcoli secondari e incognite. Una serie omologa di ARs (3%) è stata identificata da GC-MS e confronto con un sintetico standard di nonadecylresorcinol. Le catene laterali alchilici della cera ARs conteneva numeri dispari di atomi di carbonio che vanno da C19 a C27, con una prevalenza di C21, C23 e C25. Cere da entrambi i lati della foglia, analizzate separatamente in un secondo esperimento, comprendono le stesse classi di composte simili importi relativi e con modelli simili dell'omologo. Infine, gli strati di cera epicuticular e intracuticular sono stati campionati separatamente dal lato abbagliai della foglia. Mentre ARs rappresentavano il 2% della cera intracuticular, non erano rilevabili nella cera epicuticular. La cera di intracuticular era anche leggermente arricchita in steroidi, mentre lo strato epicuticular conteneva alcoli primari più. Tutti gli altri componenti della cera sono stati distribuiti uniformemente tra due strati di cera.
Pianta Le Superfici Di Tenuta: Formazione Di Cere Cuticolari Da Cellule Epidermiche
L'importanza vitale di superficie cera vegetale nel proteggere i tessuti da stress ambientali si riflette nell'impegno enorme di cellule epidermiche alla formazione della cuticola. Durante la deposizione di cuticola, un massiccio flusso di lipidi si verifica dai siti della sintesi dei lipidi del plastid e reticolo endoplasmatico sulla superficie della pianta. Recenti studi genetici in Arabidopsis hanno migliorato la nostra comprensione di allungamento degli acidi grassi e della conseguente modificazione dei prodotti di forma allungati in alcoli primari, cera di esteri, alcoli secondari e chetoni, mettendo in luce gli enzimi coinvolti in questi percorsi. Al contrario, la biosintesi degli alcani è ancora poco conosciuta, come sono i meccanismi di trasporto di cera dal sito della biosintesi della cuticola. Attualmente, niente è conosciuto circa cera traffico dal reticolo endoplasmatico al membrana del plasma, o circa traslocazione attraverso la parete delle cellule della cuticola. Tuttavia, una prima svolta verso una comprensione dell'esportazione di cera recentemente è venuto con la scoperta deitrasportatori ATP binding cassette (ABC) che sono coinvolti nel rilascio di cera dalla membrana del plasma nell'apoplast. Viene presentata una panoramica delle nostre attuali conoscenze di cera biosintesi e trasporto e il regolamento di questi processi durante il montaggio di cuticola, compreso le prove per la coordinazione di poliestere cutina e produzione di cera.
Espressione Genica E Metabolismo Nei Tessuti Superficiali Pomodoro Frutto
La cuticola, che copre la superficie di tutti gli organi della pianta principale, gioca un ruolo importante nello sviluppo di pianta e protezione contro l'ambiente biotico e abiotico. A differenza di organi vegetativi, pochissima informazione molecolare sono stati ottenuti per quanto riguarda le superfici di organi riproduttivi come frutto polposo. Per ampliare le nostre conoscenze relative alla superficie del frutto, comparative transcriptome e metaboloma le analisi sono state effettuate su tessuti di buccia e polpa durante lo sviluppo di frutti di pomodoro (Solanum lycopersicum). Fuori 574 peel-associated transcripts, 17% sono stati classificati come stercore appartenendo a vie metaboliche che generano componenti cuticolari, come cera, cutina e cromoni. Orthologs di Arabidopsis (Arabidopsis thaliana) SHINE2 e MIXTA-come fattori normativi, attivando cutina e cere biosintesi e frutto delle cellule epidermiche differenziazione, rispettivamente, sono stati espressi anche prevalentemente nella buccia. Ultra-cromatografia liquida accoppiato ad uno spettrometro di massa a tempo di volo quadrupolo e gas cromatografia spettrometria di massa utilizzando un rivelatore a ionizzazione di fiamma identificati 100 metaboliti che sono arricchiti nel tessuto peel durante lo sviluppo. Tra questi flavonoidi, glicoalcaloidi e triterpenoidi pentaciclici amirina-tipo così come metaboliti polari associati con cuticola e parete cellulare metabolismo e protezione contro lo stress foto. Risultati combinati a livelli di trascrizione e il metabolita ha rivelato che la formazione dei lipidi cuticolari precede biosintesi Fenilpropanoide e flavonoidi. Pattern di espressione dei geni reporter guidati dalla regione a monte del gene SlCER6 associata a cera indicata progressiva attività di questo gene biosintetico cera esocarpo frutta sia endocarpo. Geni associati al Peel identificati nel nostro studio, insieme ad analisi comparativa dei geni arricchito nei tessuti superficiali di varie altre specie di piante, stabiliscono un trampolino di lancio per future indagini di superficie biologia vegetale.
Pianta Vie Biosintetiche Lipidico Superficiale E Loro Utilità Per L'ingegneria Metabolica Di Cere E Idrocarburi Biocarburanti
A causa della loro proprietà fisiche uniche, cere sono materiali di alto valore che sono utilizzati in una varietà di applicazioni industriali. Sono generati per sintesi chimica, estratte da fonti fossili, o raccolte da un piccolo numero di specie animali e vegetali. Di conseguenza, la diversità delle strutture chimiche in cere commerciali è bassa e così sono i loro rendimenti. Queste limitazioni possono essere superate da ingegneria delle vie biosintetiche cera nei semi di colture di olio ad alto rendimento per produrre cere designer per specifici usi finali industriali. In questa recensione, riassumiamo in primo luogo la conoscenza corrente per quanto riguarda i geni ed enzimi generano la diversità chimica delle cere cuticolari che si accumulano presso le superfici degli organi impianto primario. Poi consideriamo il potenziale della cuticola biosintetici geni per la produzione di cera biotecnologiche, concentrandosi su esempi selezionati di lunghezze di catena estere cera e isomeri. Infine, discutiamo i geni/enzimi della biosintesi dell'alcano cuticolari e loro ingegneria metabolica in futuro potenziale di impianti per la produzione di carburanti rinnovabili.
Identificazione Della Cera Ester Sintasi/acil-coenzima R: Diacilglicerolo Aciltransferasi WSD1 Necessaria Per La Biosintesi Di Ester Staminali Cera in Arabidopsis
Esteri di cera sono lipidi neutri composte da acidi, con entrambi moiety solitamente lunga catena e gli alcoli alifatici (C(16) e C(18)) o catena molto lunga (C(20) e più a lungo) strutture di carbonio. Hanno diverse funzioni biologiche in batteri, insetti, mammiferi e piante terrestri e sono anche substrati importanti per una varietà di applicazioni industriali. Nelle piante, esteri di cera si trovano principalmente nelle cuticole rivestimento superfici sparare primaria, ma si accumulano anche ad elevate concentrazioni di oli di semi di alcune specie vegetali, tra cui jojoba (Simmondsia chinensis), un arbusto nel deserto che è la principale fonte commerciale di questi composti. Riportiamo l'identificazione e la caratterizzazione di WSD1, un membro della cera bifunzionale estere sintasi/diacilglicerolo aciltransferasi gene famiglia, che svolge un ruolo chiave nella sintesi dell'estere cera in Arabidopsis (Arabidopsis thaliana) gambi, come prima evidenziato da livelli estere cera gravemente ridotta nella cera dei mutanti wsd1 staminali. Saggi in vitro utilizzando estratti di proteina da Escherichia coli che esprimono WSD1 ha mostrato che questo enzima ha un alto livello di cera sintasi attività e circa 10 volte più basso livello di diacilglicerolo aciltransferasi attività. Espressione del gene WSD1 in Saccharomyces cerevisiae ha provocato l'accumulo di esteri di cera, ma non triacilglicerolo, indicando che WSD1 funziona prevalentemente come una cera sintasi. Analisi dell'espressione di WSD1 ha rivelato che questo gene è trascritto in fiori, parti superiore dei gambi e foglie. Completamente funzionale proteina fluorescente gialla proteina-Tag WSD1 era localizzata al reticolo endoplasmatico, dimostrando che biosintesi di esteri di cera, i prodotti finali del percorso di formazione di alcool, si verifica in questo compartimento subcellulare.
Sviluppo Della Cera Cuticolari Durante La Crescita Di Kalanchoe Daigremontiana (Hamet Et De La Bathie Perr.) Foglie
L'obiettivo del presente studio è stato per monitorare l'accumulo di cera cuticolari durante lo sviluppo fogliare di Kalanchoe daigremontiana. Foglie espanse linearmente fino a quando non erano vecchi di 40-60 d. Riempimenti di cera delle foglie sul terzo nodo aumentato costantemente durante lo sviluppo iniziale della foglia, da microg 6,5 x cm(-2) il giorno 22 a 15,3 microg x cm(-2) giorno 53 e poi stabilizzati. Triterpenoidi ha dominato la miscela di cera per tutto lo sviluppo fogliare, ma è diminuito da 74 a 40-45% di foglie mature, mentre derivati acidi grassi a catena molto lunga (VLCFA) aumentato da 19 a 39-44%. I principali derivati VLCFA erano alcani, accompagnati da acidi grassi, alcoli primari, aldeidi e gli esteri alchilici. In tutte le classi di composte, o C(34) o C(33) omologhi hanno predominato durante lo sviluppo fogliare. Sono stati identificati otto differenti triterpenoidi, con glutinol che costituiscono il 70% della frazione e friedelin (20%) e germanicol (10%) come ulteriori componenti principali della cera foglia giovane. La percentuale di glutinol sono diminuiti, mentre la quantità relativa di epifriedelanol e glutanol sono aumentati durante lo sviluppo. Varie coppie di foglia verso l'alto dal terzo nodo ha mostrato simili modelli di crescita e sviluppo tempo corsi di cere cuticolari quantità e composizione. In base a queste analisi chimiche superficiale, la relativa attività delle vie biosintetiche che portano ai vari componenti di cera può essere valutato.
Composizione Di Chetoni, Alcoli Secondari, Alkanediols E Ketols in Arabidopsis Thaliana Cere Cuticolari
Arabidopsis cera componenti contenenti gruppi funzionali secondarie sono stati esaminati (i) di prova il rapporto biosintetiche tra alcoli secondari e ketols e (ii) per determinare la preferenza regiospecificity e substrato dell'enzima coinvolto nella biosintesi di reduttoisomerasi. La cera di staminali di Arabidopsis wild type contenuta serie omologa di C(27) a C(31) di alcoli secondari (2,4 microg cm(-2)) e C(28) C(30) chetoni (6.0 microg cm(-2)) dominato da C(29) omologhi. Inoltre, le classi di composte contenenti due gruppi funzionali secondarie sono state identificate come C(29) dioli (circa 0,05 microg cm(-2)) e ketols (circa 0,16 microg cm(-2)). Tutte le quattro classi di composte hanno dimostrato distribuzioni isomero caratteristico, con gruppi funzionali che si trova tra C-14 e C-16. Nel tronco mutante mah1 cera, dioli e ketols potrebbe non essere rilevato, mentre la quantità di alcoli secondari e chetoni sono stati drasticamente ridotti. In due linee con sovraesprimono MAH1 relativa, sono state rilevate quantità uguali di alcoli secondari, C(29) e C(31). Basato sul confronto dell'omologo e isomero composizioni tra i genotipi differenti, si può concludere che vie biosintetiche conducono da alcani di alcoli secondari e via chetoni o dioli a ketols. Sembra plausibile che MAH1 è l'idrossilasi enzima coinvolto in tutte queste conversioni in Arabidopsis thaliana.
Arabidopsis LTPG è Una Proteina Di Trasferimento Di Glicosilfosfatidilinositolo Ancorata Lipido Necessaria Per L'esportazione Dei Lipidi Sulla Superficie Della Pianta
Pianta cellule epidermiche dedicano più della metà del loro metabolismo lipidico per la sintesi di lipidi cuticolari, che sigillare e proteggere le riprese di pianta. La cuticola è costituita da un polimero di cutina e cere, diversi composti idrofobici compresi molto-lungo-catena acidi grassi e loro derivati. Come tali composti idrofobici sono esportati verso la cuticola, soprattutto attraverso la parete delle cellule vegetali idrofile, non è noto. Eseguendo una schermata genetica inversa, abbiamo identificato LTPG, una proteina di trasferimento di glicosilfosfatidilinositolo ancorata lipido è altamente espresso nell'epidermide durante la biosintesi di cuticola in Arabidopsis thaliana gambi infiorescenza. Linee di piante mutanti con diminuita espressione di LTPG avevano ridotto carico di cera sulla superficie del gambo, mostrando che LTPG è coinvolto direttamente o indirettamente nella deposizione di lipidi cuticolari. 2-P-toluidinonaphthalene-6-solfonato di saggi in vitro hanno dimostrato che LTPG ricombinante ha la capacità di associare a questa sonda di lipidi. LTPG era localizzato principalmente alla membrana del plasma su tutte le facce delle cellule staminali epidermiche regioni crescente dei gambi infiorescenza dove cera è attivamente secreta. Questi dati suggeriscono che LTPG può funzionare come componente del macchinario esportazione cuticolari dei lipidi.
Composizione Della Cera Epicuticular E Intracuticular Strati Su Kalanchoe Daigremontiana (Hamet Et De La Bathie Perr.) Foglie
Cere Epicuticular e intracuticular dalla superficie adassiale e abbagliai delle foglie di Kalanchoe daigremontiana sono stati analizzati. Tutte le miscele di cera sono stati trovati per contenere quantità approssimativamente uguali di triterpenoidi e catena molto lunga (VLCFA) degli acidi grassi derivati. La frazione di Triterpenoide consisteva di glutinol (8-19% della cera totale) e friedelin (4-9%), insieme a piccole quantità di glutanol, glutinol acetato, epifriedelanol, germanicol e beta-amirina. I derivati di VLCFA comprendeva C27-C35 alcani (19-37% della cera totale), C32 C34 aldeidi (3-7%), acidi grassi C32 e C34 (0,2-3%), alcoli primari C26-C36 (4-8%) e C42-C52 alchil esteri (2-9%). Gli strati di cera sono stati trovati a differire in quantità Triterpenoide, con la cera di intracuticular contenenti percentuali più elevate della maggior parte dei triterpenoidi rispetto la cera epicuticular. Friedelin, l'unico chetone Triterpenoide presenti, ha mostrato la distribuzione opposta con proporzioni superiori nella cera epicuticular. Derivati VLCFA accumulano anche a percentuali più elevate in epicuticular rispetto nello strato di cera intracuticular. Cristalli di cera epicuticular sono stati osservati sulla superficie adassiale e abbagliai foglia.
Ecologia Filogenetica Caratteristiche Superficiali Di Foglia in Milkweeds (Asclepias Spp.): Chimica, Ecofisiologia E Del Comportamento Degli Insetti
La superficie fogliare è il punto di contatto tra piante e l'ambiente e gioca un ruolo cruciale nella mediazione interazioni biotiche e abiotiche. Qui, abbiamo preso un approccio filogenetico per indagare la funzione, compromessi ed evoluzione delle caratteristiche superficiali foglia in milkweeds (Asclepias). 47 Specie, abbiamo trovato la densità di tricomi di fino a 3000 tricomi cm(-2) e cristalli di cera epicuticular (glaucousness) su 10 specie. Glauco specie avevano una composizione di cera caratteristico dominata dalla catena molto lunga aldeidi. L'antenato del milkweeds probabilmente era una specie di glauca, da cui ci sono state diverse origini indipendenti dei tipi glabri e pubescenti. Tricomi e cristalli di cera ha mostrati negativamente correlata evolution, con entrambi i tipi di superfici che mostrano un'affinità per gli habitat aridi. Milkweeds pubescenti e Glauco ha avuto un più alto tasso fotosintetico massimo e densità stomatica inferiore rispetto alle specie glabra. Superfici foglia pubescente e Glauco ostacolata sedimentazione comportamento del monarca bruchi e afidi confrontati con specie glabra, anche se i tipi di superficie non hanno mostrato coerente differenziazione chimica secondaria. Ipotizziamo che pubescenza e glaucousness si sono evolute come meccanismi alternativi con funzioni simili. Il tipo di Glauco, tuttavia, sembra essere ancestrale, ripetutamente perso e mai ritrovato; proponiamo che tricomi sono una strategia più evolutionarily titolabile.
Accumulo Di Flavonoidi Frutta-superficie Nel Pomodoro è Controllata Da Una Rete Di Transcriptional SlMYB12-regolato
La cuticola che copre le superfici aeree piante è un'unica struttura che svolge un ruolo chiave nello sviluppo di organo e protezione contro le condizioni di stress diversi. Una dettagliata analisi del mutante y incolore-buccia di pomodoro è stata effettuata nell'ambito di studiare la superficie esterna degli organi riproduttivi. La buccia mutante y manca il pigmento giallo Flavonoide naringenina calcone, che è stato suggerito di influenzare le caratteristiche e la funzione dello strato cuticolari. Su larga scala metabolica e trascrizione profilatura rivelati ampi effetti sul metabolismo primario e secondario, correlati principalmente alla biosintesi dei fenilpropanoidi, soprattutto flavonoidi. Questi non erano limitati alla frutta o ad una specifica fase del suo sviluppo ed ha indicati che il fenotipo mutante y è dovuta a una mutazione in un gene regolatore. In effetti, espressione analisi specificati tre R2R3-MYB-tipo fattori di trascrizione che erano significativamente giù-regolato nel frutto mutante y buccia. Uno di questi, SlMYB12, è stato mappato nella regione genomic sul cromosoma pomodoro 1 precedentemente dimostrato che la mutazione y del porto. Identificazione di un allele mutante supplementare che co-segregates con la caratteristica buccia incolore, giù-regolamento specifico di SlMYB12 e salvataggio del fenotipo y di sovraespressione di SlMYB12 sullo sfondo mutante, ha confermato che una lesione di questo regolatore è alla base del fenotipo di y. Quindi, questo lavoro fornisce una visione romanzo allo studio della struttura cuticolari frutto polposo e spiana la strada per la delucidazione della rete regolamentare che controlla l'accumulo di flavonoidi nella cuticola frutto di pomodoro.
Cloning and Characterization of Oxidosqualene Cyclases Da Kalanchoe Daigremontiana: Enzimi Catalizzare Fino a 10 Passi Di Riarrangiamento Producendo Friedelin E Altri Triterpenoidi
Il primo passo impegnato nella biosintesi Triterpenoide è la ciclizzazione di oxidosqualene policiclici alcoli o chetoni C (30) H (50) O. Essa è catalizzata da enzimi di ciclasi (OSC) oxidosqualene unico che possono svolgere diversi numeri di riarrangiamenti carbocatione e, quindi, generare triterpenoidi con scheletri di carbonio diversi. OSSC da specie vegetali diverse sono stati clonati e caratterizzata, la grande maggioranza di essi catalizzare relativamente pochi passi riarrangiamento. Esso è stato recentemente previsto che speciale OSSC deve esistere che può formare friedelin, il Triterpenoide pentaciclici cui formazione coinvolge il massimo numero possibile di passaggi di riarrangiamento. L'obiettivo del presente studio, quindi, era per clonare una sintasi friedelin da Kalanchoe daigremontiana, una specie di pianta conosciuta per accumulare questo Triterpenoide nel suoi cere superficiali della foglia. Cinque cDNAs OSC sono stati isolati, codificano per proteine con aminoacidi 761-779 e condivisione tra 57,4 e identità della sequenza nucleotidica 94,3%. Espressione eterologa in lievito e analisi GC-MS hanno dimostrati che uno dell'OSSC generato il Cicloartenolo steroideo insieme a prodotti collaterali minori, mentre gli altri quattro enzimi prodotto miscele di triterpenoidi pentaciclici dominato da lupeol (93%), taraxerol (60%), glutinol (66%) e friedelin (71%), rispettivamente. Il cicloartenolo sintasi è stato trovato espresso in tutti i tessuti della foglia, mentre il lupeol, taraxerol, glutinol e friedelin synthases sono state espresse soltanto negli strati dell'epidermide fodera le superfici superiore e inferiore della lamina fogliare. Si è concluso che la funzione di questi enzimi è a formare i rispettivi Triterpenoide aglycones destinato a rivestire l'esterno della foglia, probabilmente come composti di difesa contro agenti patogeni o erbivori.
Due Oxidosqualene Cyclases Responsabile Per La Biosintesi Di Pomodoro Frutta Triterpenoidi Cuticolari
Il primo passo impegnato nella biosintesi Triterpenoide è la ciclizzazione di epoxysqualene in vari isomeri di alcol triterpeni, una reazione catalizzata da oxidosqualene cyclases (OSSC). L'OSSC differenti hanno prodotto caratteristico delle specificità, che sono principalmente a causa delle differenze nei numeri degli intermedi ad alta energie gli enzimi in grado di stabilizzare. L'obiettivo di questa indagine è stato quello di clonare e caratterizzare OSSC dal pomodoro (Solanum lycopersicum), una specie conosciuta per accumulare δ-amirina nelle sue cere cuticolari frutta, al fine di acquisire conoscenze in formazione enzimatica di questo particolare steroidica. Abbiamo utilizzato un approccio di omologia per isolare due pomodoro OSSC e testato le loro proprietà biochimiche di espressione eterologa in lievito, come pure la sovraespressione di pomodoro. Uno degli enzimi è stato trovato per essere un prodotto specifico β-amirina sintasi, mentre l'altra era un OSC multifunzionale sintetizzare 48% δ-amirina e sei altri prodotti. Gli spettri di prodotto di entrambi OSSC insieme conto sia per la gamma e la relativa quantità di triterpenoidi trovato nella cuticola di frutta. Entrambi gli enzimi sono stati espressi esclusivamente nell'epidermide del frutto di pomodoro, che indica che la loro funzione principale è di formare i triterpenoidi cuticolari. I livelli di espressione relativa di entrambi i geni OSC, determinati dal quantitativo reverse transcription-polymerase chain reaction, erano coerenti con i profili di prodotto nella frutta e foglie di cultivar di pomodoro MicroTom. Tuttavia, i rapporti di trascrizione sono stati solo parzialmente coerenti con le differenze nella quantità di prodotto triterpenoidi tra le cultivar di pomodoro MicroTom, M82 e Ailsa Craig; così, controllo trascrizionale del due OSSC da solo non può spiegare i profili Triterpenoide frutto delle cultivar.
Le Differenze Di Composizione Tra Epicuticular E Sottostrutture Cera Intracuticular: Come Piante Sigillare Le Superfici Epidermiche?
Il rivestimento di cera protettiva sulle superfici della pianta è stato considerato a lungo essere non uniforme in composizione a livello subcellulare. Negli ultimi anni, prova diretta ha iniziato ad accumulare mostrando differenze composizionali quantitative tra la cera epicuticular (cioè esterno di cera di cutina che può essere meccanicamente staccata) e strati di cera (cioè cera che risiedono all'interno dello strato meccanicamente resistente di cutina) intracuticular in particolare. Questa recensione fornisce una prima sintesi dei risultati acquisiti per tutte le specie studiate fino ad oggi per poter assegnare informazioni chimiche direttamente a sottostrutture di cuticola, insieme ad una panoramica dei metodi utilizzati e una discussione di possibili meccanismi e funzioni biologiche. Lo sviluppo di metodi per sondare la cera per eterogeneità direzione z ha cominciato con differenziale estrazioni di solvente. Ulteriori ricerche impiegando rimozione meccanica cera da adesivi consentito la separazione e l'analisi della cera epicuticular e intracuticular. Nel selvaggio-tipo piante, il intracuticular (1-30 μg cm(-2)) plus la cera epicuticular (5-30 μg cm(-2)) combinati per un totale di 8-40 μg cm(-2). Costituenti cera ciclico, come triterpenoidi e alkylresorcinols, preferenzialmente o interamente si accumulano all'interno dello strato di intracuticular. All'interno i componenti molto-lungo-catena alifatica cera, alcoli primari tendono ad accumularsi a percentuali più elevate nello strato di cera intracuticular, mentre gli acidi grassi liberi e alcani in molti casi si accumulano nello strato epicuticular. Composti con lunghezze di catena diversa in genere sono distribuiti uniformemente tra gli strati. Il meccanismo che causa il frazionamento rimane per essere chiarita, ma sembra plausibile che coinvolge, almeno in parte, spontanea di partizionamento a causa delle proprietà fisico-chimiche dei composti di cera e le interazioni con i polimeri intracuticular. La disposizione dei composti influenza probabilmente direttamente funzioni cuticolari.
Un Membro Della Famiglia Dei Trasportatori Di ATP Binding Cassette PLEIOTROPICA Resistenza Al Farmaco è Necessario Per La Formazione Di Una Cuticola Funzionale in Arabidopsis
Sebbene la struttura multistrata della cuticola vegetale è stato scoperto molti anni fa, la base molecolare della sua formazione e la rilevanza funzionale degli strati non sono capiti. Qui, vi presentiamo la cuticle1 permeabile (pec1) mutante di Arabidopsis thaliana, che visualizza le caratteristiche associate con una cuticola altamente permeabile in diversi organi. Fiori pec1, monomeri cutina tipici, quali gli acidi grassi ω-idrossilazione e 10,16-dihydroxypalmitate, sono ridotte al 40% dei livelli di selvaggio-tipo e sono accompagnate dalla comparsa di inclusioni lipidici all'interno delle cellule epidermiche. Lo strato cuticolari della parete delle cellule, piuttosto che la cuticola corretta, è strutturalmente alterato in pec1 petali. Pertanto, un ruolo significativo per la formazione della barriera in petali di diffusione può essere attribuito a questo livello. Così, pec1 definisce una nuova classe di mutanti. I fenotipi di mutante pec1 sono causati per il ko di ATP BINDING CASSETTEG32 (ABCG32), un trasportatore ABC dalla famiglia PLEIOTROPICA farmaco resistenza che è localizzato alla membrana del plasma delle cellule epidermiche in maniera polare verso la superficie degli organi. I nostri risultati suggeriscono che la ABCG32 è coinvolto nella formazione dello strato della parete cellulare, probabilmente da esportazione di precursori di cutina particolare dalla cellula epidermica cuticolari.
Le Cuticole Frutti Di Specie Selvatiche Pomodoro Presentano Diversità Architettonica E Chimiche, Fornendo Un Nuovo Modello Per Studiare L'evoluzione Della Funzione Della Cuticola
La cuticola ricopre l'epidermide aerea di piante terrestri e svolge un ruolo primario nella regolazione dell'acqua e la protezione dalle sollecitazioni esterne. Diversità di specie notevole nella struttura e nella composizione dei suoi componenti, cutina e cere, sono state catalogate, ma sono emerse alcune correlazioni genetiche o funzionali. Pomodoro (Solanum lycopersicum) è parte di un complesso di specie selvatiche strettamente endemica delle Ande settentrionali e delle isole Galapagos (Solanum setta. Lycopersicon). Pur condividendo un antenato < 7 milioni di anni fa, queste specie si trovano in ambienti diversi e sono soggette a pressioni selettive uniche. Inoltre, essi sono geneticamente trattabili, dal momento che può essere attraversati con S. lycopersicum, che ha un genoma sequenziato. Con l'obiettivo di valutare le relazioni tra evoluzione, struttura e funzione della cuticola, abbiamo caratterizzato la diversità morfologica e chimica delle cuticole frutto di sette specie di Solanum setta. Lycopersicon. Sono state osservate differenze sorprendenti nella architettura cuticolari e quantità di cutina e cere, con la copertura di cera di specie selvatiche, superiore a quella di S. lycopersicum da fino a sette volte. Cera composizione variata in occorrenza di esteri di cera e Triterpenoide isomeri. Con una popolazione di Solanum habrochaites Introgression line linea, abbiamo mappato Triterpenoide differenze da una regione genomica che include due S. lycopersicum triterpeni synthases. Basato sul noti vie metaboliche per i residui di cera acil, ipotesi sono discussi per spiegare la comparsa di esteri di cera con lunghezze di catena atipica. Questi risultati stabiliscono un sistema di modello per la comprensione della genomica funzionale ecologica ed evolutiva delle cuticole vegetali.
