From green to yellow a leaf story

Abstract: När ett blad gulnar genomgår det både morfologiska och metaboliska förändringar. Denna process benämns senescence och en förbättrad förståelse av dess mekanismer är viktiga både ur ett grundvetenskapligt perspektiv och för potentiella bioteknologiska applikationer. Denna avhandling rapporterar om flera viktiga aspekter relaterade till de cellulära och metaboliska mekanismer som sker under senescencen med tonvikt på mitokondriernas bidrag till denna process.I ett första steg utvecklade vi metoder för att isolera antingen mycket funktionella mitokondrier eller mycket rena mitokondrier från blad av Arabidopsis thaliana. Dessa metoder användes sedan till för att studera mitokondriella bidrag till cellens redox balans och att uppskatta mitokondriernas kapacitet under senescence-processen. Framför allt jämfördes induktionen av senescencen berodende på olika mörkerbehandlingar av Arabidopsis. Jämförelse mellan individuellt mörklagda blad med hela mörklagda växter visade en betydande skillnad i metabolisk strategi mellan de två mörkerbehandlingarna. Genom att integrera data från mätningar av fotosyntes, respiration och konfokal mikroskopi med transcriptomics- och metabolomics-profiler föreslår vi att metabolismen hos blad från helt mörklagda växter antar ett ”stand-by läge” för att kunna bibehålla fotosynteskapaciteten så länge som möjligt. I kontrast till detta visar mitokondrier från individuellt mörklagda blad en hög aktivitet och kan därmed producera energi och kolskelett för degraderingen av cellkomponenter, vilket möjliggör återvinning av näringsämnen. Vi har även studerat dynamiken av det mikrotubulibaserade cytoskelettet under mörkerindicerad senescence. Mitokondriernas rörlighet påverkades av en tidig nedbrytning av mikrotubuli hos individuellt mörklagda blad men inte hos blad där hela växten mörkerbehandlats. Dessutom verkade ett flertal mikrotubuliassocierade proteiner (MAP’s) att vara involverade i buntningen av mikrotubuli runt kloroplasterna.Sammanfattningsvis belyser det arbete som presenteras i denna avhandling ett flertal viktiga steg med avseende på metabolisk anpassning och andra cellulär mekanismer i Arabidopsisblad som utsätts för långvarig mörkerbehendling. Specifikt föreslår vi att mitokondrierna bidrar med speciella och viktiga funktioner under bladens senescence eftersom mitokondriernas roll under långvarig mörkerbehandling av blad verkar bero på den totala statusen av metabolismen hos växten.