An integrated approach to unravel the growth response of maize leaves to drought

Datum: 29 juni 2016

Locatie: UAntwerpen, Campus Groenenborger, V0.08 - Universiteitsplein 1 - 2020 Antwerpen

Tijdstip: 14 uur

Promovendus: Viktoriya Avramova

Promotor: Gerrit Beemster & Han Asard

Korte beschrijving: Doctoraatsverdediging Viktoriya Avramova - Faculteit Wetenschappen, Departement Biologie



Abstract

Één van de meest beperkende factoren voor de opbrengst van gewassen is droogte. Het werk dat in deze thesis wordt beschreven geeft een geïntegreerd overzicht van de groeirespons van planten op een tekort aan water. Dit werd bestudeerd in het maïsblad dat als modelsysteem gebruikt wordt. De moleculaire regulatie van celdeling en celexpansie werd met hoge resolutie onderzocht onder optimale condities en droogte en dit toonde de complexiteit van droogterespons op verschillende organisatorische niveaus aan. De belangrijkste bevindingen waren dat de verhoogde fotosyntesecapaciteit van bladeren ontwikkeld onder droogtestress leidt tot een verbeterde fotosynthese na herwatering, wat op zijn beurt de groeicompensatie vergemakkelijkt. Hiernaast werd ook gevonden dat de verhoogde antioxidantcapaciteit in de proliferatiezone bladgroei bevordert door de stimulatie van celdeling. De bladeren van hybriden die tolerant zijn voor droogte waren beter beschermd tijdens de stress wat vooral te wijten was aan een hogere activiteit van de belangrijkste redoxregulerende enzymen in het meristeem. Dit resulteerde in minder H2O2 productie in deze zone en bijgevolg een verbeterde groei.

Vervolgens werd er ook een lijst van moleculaire, cellulaire en fysiologische kenmerken opgesteld die correleren met tolerantie voor droogte. Deze lijst kan dienen als screening parameters tijdens het vroege zaailingstadium wat op zijn beurt selectieprocessen kan vergemakkelijken door het vermijden van arbeidsintensieve en tijdrovende veldproeven. Er werd verder ook een lijst met kandidaatgenen opgemaakt waarvan de transcriptionele regulatie als respons op droogte een directe invloed had op het eiwitniveau. Deze genen kunnen dus dienen als targets in verder onderzoek naar droogtegevoeligheid. Dus, het werk dat hier gepresenteerd wordt vertegenwoordigt een significante vooruitgang van ons inzicht in de manier waarop planten hun groei aanpassen tijdens droogte en welke mechanismen hiervoor aan de basis liggen op verschillende biologische niveaus. Deze kennis kan bijdragen tot een verhoogde tolerantie van droogte in gewassen en bijgevolg een hogere productiviteit onder suboptimale (toekomstige) klimaatsomstandigheden.