Kasvien valosopeutumisen ja puolustusvasteiden yhtymäkohdat
Yhteystiedot
Saijaliisa Kangasjärvi, akatemiatutkija
sähköposti: saijaliisa.kangasjarvi [at] utu.fi
Jäsenet
Saijaliisa Kangasjärvi, FT, dosentti, akatemiatutkija, projektin johtaja
Andrea Trotta, Dr., tutkijatohtori
Grzegorz Konert, MSc, tohtorikoulutettava
Moona Rahikainen, tutkimusavustaja
- Kuulumme Integroidun fotosynteesi- ja metaboliittitutkimuksen huippuyksikköön.
Taustaa
Kasvit altistuvat luonnossa monille ympäristötekijöille, jotka saattavat heikentää kasvien elinkykyä ja siementuoton tehokkuutta. Valo on paitsi fotosynteesin energian lähde myös tärkeä kasvien elintoimintoja ja puolustusmekanismeja säätelevä ympäristötekijä. Molekyylitasolla kasvit aistivat valomäärässä, päivän pituudessa ja valon spektrissä tapahtuvia muutoksia kloroplastien aineenvaihdunnassa tapahtuvien muutosten sekä sytoplasmassa toimivien valoreseptorien välityksellä. Näiden mekanismien yhteisvaikutuksen tuloksena kasvit voivat aktivoida puolustusvasteita tai sopeuttaa aineenvaihdunnan reaktioteitä tai kehitystään vallitsevien olosuhteiden mukaisesti.
Tutkimus
Tutkimuksemme pyrkii tunnistamaan uusia kloroplastien välittämään signaalin siirtoon osallistuvia tekijöitä sekä niiden toimintamekanismeja. Työkaluna käytämme kasvibiologian mallikasvina tunnettua lituruohoa (Arabidopsis thaliana)
Tutkimuksemme alkuvaiheessa etsimme lituruohomutantien joukosta valoherkkiä linjoja ja havaitsimme että onnistunut valosopeutuminen edellyttää proteiinifosfataasi 2A:n (PP2A) virheetöntä toimintaa. Tarkempi tutkimus osoitti että tietty PP2A:n B-säätelyalayksikkö toimii valosopeutumista ja taudinsietokykyä säätelevien signaalinsiirtomekanismien yhtymäkohdassa. Toinen, lähes identtinen PP2A-B puolestaan säätelee kasvisolun energia-aineenvaihduntaa. Tällä hetkellä keskitymme kaksoismutanttien sekä geneettisten ja biokemiallisten menetelmien avulla selvittämään miten PP2A toimii kasvien sopeutumismekanismien säätelijänä. Lisää tietoa löydät projektimme Arabidopsis PP2A signaling group epävirallisilta sivuilta.
Merkitys
Proteiinifosfataasi 2A on tärkeä eläinten ja kasvien elintoimintoja säätelevä tekijä. Kasvien PP2A:n toiminnan tutkiminen saattaa siten tarjota uusia näkökulmia, joita voidaan hyväksikäyttää vaikkapa ihmisen soluviestinnän tutkimuksessa. Toisaalta erilaiset bioteknologiset sovellukset, kuten stressinsietokykyisten viljelykasvien jalostus tai biofarmaseuttisten aineiden tuotanto kasveissa edellyttävät kasvien aineenvaihdunnan ja kehityksen kokonaisvaltaista ymmärtämystä. Työmme on osa tätä kokonaisuutta.
Viimeisimmät julkaisut
Pérez-Pérez*, JM.; Esteve-Bruna*, D.; González-Bayón*, R.; Kangasjärvi, S.; Caldana*, C.; Hannah*, MA.; Willmitzer*, L.; Ponce*, MR. & Micol*, JL. 2013: Functional redundancy and divergence within the Arabidopsis RETICULATA-RELATED gene family. - Plant Physiol. (in press). http://dx.doi.org/10.1104/pp.113.217323 Free article
Suorsa, M.; Grieco, M.; Järvi, S.; Gollan, PJ.; Kangasjärvi, S.; Tikkanen, M. & Aro, EM. 2013: PGR5 ensures photosynthetic control to safeguard photosystem I under fluctuating light conditions. - Plant Signal Behav (in press). http://dx.doi.org/10.4161/psb.22741
Sierla*, M.; Rahikainen, M.; Salojärvi*, J.; Kangasjärvi*, J. & Kangasjärvi, S. 2013: Apoplastic and chloroplastic redox signaling networks in plant stress responses. - ANTIOXIDANTS & REDOX SIGNALING 18(16): 2220-2239. http://dx.doi.org/10.1089/ars.2012.5016
Grouneva, I.; Gollan, PJ.; Kangasjärvi, S.; Suorsa, M.; Tikkanen, M. & Aro, EM. 2013: Phylogenetic viewpoints on regulation of light harvesting and electron transport in eukaryotic photosynthetic organisms. - PLANTA 237(2): 399-412. http://dx.doi.org/10.1007/s00425-012-1744-5
Suorsa, M.; Järvi, S.; Grieco, M.; Nurmi, M.; Pietrzykowska*, M.; Rantala, M.; Kangasjärvi, S.; Paakkarinen, V.; Tikkanen, M.; Jansson*, S. & Aro, EM. 2012: PROTON GRADIENT REGULATION5 is essential for proper acclimation of Arabidopsis Photosystem I to naturally and artificially fluctuating light conditions. - PLANT CELL 24(7): 2934-2948. http://dx.doi.org/10.1105/tpc.112.097162
Tikkanen, M.; Gollan, P.; Suorsa, M.; Kangasjärvi, S. & Aro, EM. 2012: STN7 operates in retrograde signaling through controlling redox balance in the electron transfer chain. - FRONTIERS IN PLANT PHYSIOLOGY 3(277): 1-11. [A2] http://dx.doi.org/10.3389/fpls.2012.00277 Free article
Grieco, M.; Tikkanen, M.; Paakkarinen, V.; Kangasjärvi, S. & Aro, EM. 2012: Steady-state phosphorylation of light-harvesting complex II proteins preserves Photosystem I under fluctuating white light. -PLANT PHYSIOLOGY 160(4): 1896-1910. http://dx.doi.org/10.1104/pp.112.206466 Free Article
Hebbelmann*, I.; Selinski*, J.; Wehmeyer*, C.; Goss*, T.; Voss*, I.; Mulo, P.; Kangasjärvi, S.; Aro, EM.; Oelze*, ML.; Dietz*, KJ.; Nunes-Nesi*, A.; Do*, PT.; Fernie*, AR.; Talla*, SK.; Raghavendra*, AS.; Linke*, V. & Scheibe*, R. 2012: Multiple strategies to prevent oxidative stress in Arabidopsis plants lacking the malate valve enzyme NADP-malate dehydrogenase. -JOURNAL OF EXPERIMENTAL BOTANY 63(3): 1445-1459. http://dx.doi.org/10.1093/jxb/err386 Free article
Kangasjärvi, S.; Neukermans*, J.; Li, S.; Aro, EM. & Noctor*, G. 2012: Photosynthesis, photorespiration, and light signalling in defence responses. - JOURNAL OF EXPERIMENTAL BOTANY 63(4): 1619-1636. http://dx.doi.org/10.1093/jxb/err402
Trotta, A.; Konert, G.; Rahikainen, M.; Aro, EM. & Kangasjärvi, S. 2011: Knock-down of protein phosphatase 2A subunit B'γ promotes phosphorylation of CALRETICULIN 1 in Arabidopsis thaliana. - PLANT SIGNALING AND BEHAVIOR 6(11):1665-1668. http://dx.doi.org/10.4161/psb.6.11.17829
Trotta, A.; Wrzaczek*, M.; Scharte*, J.; Tikkanen, M.; Konert, G.; Rahikainen, M.; Holmström, M.; Hiltunen, HM.; Rips*, S.; Sipari*, N.; Mulo, P.; Weis*, E.; von Schaewen*, A.; Aro, EM. & Kangasjarvi, S. 2011: Regulatory subunit B'γ of protein phosphatase 2A prevents unnecessary defense reactions under low light in Arabidopsis thaliana. - PLANT PHYSIOLOGY 156(3):1464-1480. http://dx.doi.org/10.1104/pp.111.178442 Free article
*Wrzaczek, M., *Brosche, M., *Salojärvi, J., Kangasjärvi, S., *Idänheimo, N., *Mersmann, S., *Robatzek, S., *Karpinski, S., *Karpinska, B., *Kangasjärvi, J. (2010) Transcriptional regulation of the CRK/DUF26 group of Receptor-like protein kinases by ozone and plant hormones in Arabidopsis. - BMC Plant Biology 10:95. Free article
Yin, L. Lundin, B. Bertrand, M. Nurmi, M., Solymosi, K., Kangasjärvi, S. Aro, E.-M., Schoefs, B.and Spetea, C. (2010) Role of Thylakoid ATP/ADP Carrier in Photoinhibition and Photoprotection of Photosystem II in Arabidopsis. Plant Physiology 153:666-677.
Tikkanen, M., Grieco, M., Kangasjärvi, S. and Aro, E.-M. (2010) Thylakoid protein phosphorylation in higher plant chloroplasts optimises electron transfer under fluctuating light. Plant Physiology, 152: 723-735.
Broche, M., Overmyer, K., Wrzaczek, M., Kangasjärvi, J and Kangasjärvi, S. (2010) Stress signaling: reactive oxygen species. In: Bohnert, H., Govindjee, Pareek, A. and Sopory, S. (Eds.): Abiotic Stress Adaptation in Plants: Physiological, Molecular and Genomic Foundation (Springer, Dordrecht, The Netherlands), pp. 91-102. DOI: 10.1007/978-90-481-3112-9_5.
Rintamäki, E., Lepistö, A. and Kangasjärvi, S. (2009) Implication of chlorophyll biosynthesis on chloroplast-to-nucleus retrograde signaling. Plant Signaling & Behavior 4: 545-547.
Kangasjärvi, S., Nurmi, M., Tikkanen, M. and Aro, E.-M. (2009) Cell-specific mechanisms and systemic signalling as emerging themes in light acclimation of C3 plants. Plant Cell and Environment 32:1230-1240.
Lepistö A, Kangasjärvi S, Luomala EM, Brader G, Sipari N, Keranen M, Keinänen M, Rintamäki E (2009) Chloroplast NADPH Thioredoxin Reductase Interacts with Photoperiodic Development in Arabidopsis thaliana. Plant Physiology 149:1261-1276.
Tikkanen, M., Nurmi, M., Kangasjärvi, S. and Aro, E.-M. (2008) Core protein phosphorylation facilitates the repair of photodamaged photosystem II at high light. Biochimical and Biophysical Acta. 1777:1432-1437.
Lintala M, Allahverdiyeva Y, Kangasjärvi S, Lehtimäki N, Keränen M, Rintamäki E, Aro EM, Mulo P. (2009): Comparative analysis of leaf-type ferredoxin-NADP(+)-oxidoreductase isoforms in Arabidopsis thaliana. Plant J 57:1103-1115.
Overmyer, K., Kollist, H., Tuominen, H., Betz, C., Langebartels, C, Wingsle, G., Kangasjärvi, S., Brader, G., Mullineaux, P., and Kangasjärvi, J (2008) Complex phenotypic profiles leading to ozone sensitivity in Arabidopsis thaliana mutants. Plant Cell and Environment 31: 1237-1249.
Kangasjärvi, S, Lepistö, A, Hännikäinen, K., Luomala, E.-M., Aro, E.-M. and Rintamäki, E. (2008) Dissection of the role of chloroplast stromal and thylakoid-bound ascorbate peroxidases in plant stress responses. Biochemical Journal 412:275-285.
Täydellinen luettelo Saijaliisa Kangasjärven (ex. Pursiheimo) referoiduista julkaisuista.