Iron toxicity and heat stress: recipe for a combined stress disaster?

Abstract

Planten die groeien onder ijzer (Fe) toxische omstandigheden worden in toenemende mate blootgesteld aan hittestress door de klimaatverandering. Hoewel de effecten van deze stressfactoren afzonderlijk zijn bestudeerd, kunnen stresscombinaties unieke reacties induceren die niet kunnen worden voorspeld op basis van de afzonderlijke stresscondities. Het doel van deze studie was om effecten van gecombineerde blootstelling aan Fe-toxiciteit en hittestress op vegetatieve groei en redoxhomeostase in Arabidopsis thaliana te onderzoeken. De primaire wortelgroei en het rozet versgewicht werden onderzocht. Bovendien werden veranderingen in de cellulaire redoxstatus gemonitord in planten die genetisch gecodeerde biosensoren tot expressie brengen voor het glutathion-redoxpotentiaal (EGSH) en waterstofperoxide (H₂O₂). Daarnaast werden de transcriptniveaus geanalyseerd van genen die gerelateerd zijn aan oxidatieve stress, Fe en hittestress. IJzertoxiciteit remde de primaire wortelgroei op een concentratie-afhankelijke manier en dit effect werd versterkt door hittestress. Bovendien veroorzaakte gecombineerde stressblootstelling synergetische effecten op EGSH en H₂O₂-niveaus. Tot slot veranderde de transcriptionele respons van planten die blootgesteld werden aan Fe in combinatie met hittestress. De resultaten wijzen op een synergetische interactie tussen Fe-toxiciteit en hittestress, wat resulteert in een sterkere inhibitie van de primaire wortelgroei en een verstoring van de redoxhomeostase in vergeleken met de afzonderlijke stresscondities.