Biological effects and metabolism of cis-zeatin-type cytokinins in plants

Abstract

10 Súhrn Cytokiníny (CKs) sú rastlinné hormóny, ktoré ovplyvňujú celý rad vývojových procesov. Najdôležitejšou skupinou izoprenoidných CK predstavuje zeatín a jeho deriváty, ktoré sa vyskytujú v dvoch, cis a trans, pozičných izoméroch. Zistilo sa, že zatiaľ čo trans-zeatín (transZ) je biologicky vysoko aktívna látka, cis-zeatín (cisZ) bol odjakživa považovaný za neaktívny alebo málo aktívny v porovnaní s jeho trans náprotivkom a že má vo fyziológii rastlín len zanedbateľnú úlohu. Výskyt CKs cisZ typu bol popísaný u veľkého počtu rastlinných druhov, a ich vysoké hladiny boli detegované najmä u zástupcov triedy Poaceae. Všetky testované deriváty cisZ, prekvapivo vrátane zeatín-N9-glukozidu, účinne spomaľovali degradáciu chlorofylu v tme v listových segmentoch ovsa a pšenice. Okrem toho, cisZs účinne indukovali bunkové delenie u kalusu CK-dependentného tabaku. Najvýraznejšiu aktivitu spomedzi derivátov cisZ v oboch typoch CK biotestov vykazoval cisZ ribozid (cisZR). Metabolizmus izomérov zeatínu sa líši v krátkodobých aj dlhodobých experimentoch, čo bolo podporené aj rôznymi afinitami CK degradačného enzýmu, CK oxidázy / dehydrogenázy (CKX) k jednotlivým cis a trans izomérom. Rast primárneho koreňa klíčencov Arabidopsis v prítomnosti auxínu (NAA) bola inhibovaná cisZR pravdepodobne rovnakým alebo podobným...

9 Summary Cytokinins (CKs) are plant hormones that affect a wide range of developmental processes. The most important group of isoprenoid CKs represent zeatin and its derivatives occurring in two, cis and trans, positional isomers. Whereas trans-zeatin (transZ) was found to be a highly bioactive substance, cis-zeatin (cisZ) has been viewed for years as inactive or weakly active adjunct to its corresponding trans counterpart playing only an insignificant physiological role in plants. The occurrence of cisZ-type CKs was found in a great number of plant species with especially high levels identified in species of family Poaceae. All tested derivatives of cisZ, surprisingly including also zeatin-N9-glucoside, delayed dark-induced chlorophyll degradation in oat and wheat leaf segments. Additionally, cisZs effectively induced cell division in CK-dependent tobacco callus. The most pronounced activity was exhibited by cisZ riboside (cisZR) in the two types of CK bioassays. Metabolism of both zeatin isomers differed in short-term as well as in long-term experiments, which was supported also by various affinity of CK degrading enzyme, CK oxidase/dehydrogenase (CKX), to individual cis and trans isomers. Primary root enlargement of Arabidopsis seedlings was inhibited by cisZR in the same or similar way as by transZR,...