Metabolic regulation of ammonia emission in different senescence phenotypes of Nicotiana tabacum

Wu, You; Tiezhao, Yang; Song, Yinglong; Zhang, X. Q.; Xu, Shaohua; Xue, Gang; Xing, Xiaolong

doi:10.1007/s10535-015-0556-4

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“…These results suggest that total free amino acid pools do not have a universal regulatory role in triggering senescence (Masclaux et al 2000, Soudry et al 2005. It has been reported that senescence-related proteases play significant roles in leaf senescence by regulating protein degradation and nutrient recycling (Wang et al 2013, Wu et al 2016. In S. brachiata the total protein content gradually decreased with the progression of senescence.…”

Section: Discussionmentioning

confidence: 86%

“…The decline in the protein content may be due to the proteolysis associated with onset of senescence. In most plant tissues, the proteins contain the largest fraction of organic nitrogen, which is potentially available for remobilization during senescence (Fischer 2007, Wu et al 2016. The decrease in the content of total protein may be the reason for the decline in the nitrogen content of the senescing shoots of S. brachiata.…”

Section: Discussionmentioning

confidence: 99%

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Photosynthetic pigments, betalains, proteins, sugars, and minerals during Salicornia brachiata senescence

Parida¹,

Kumari²,

Panda³

et al. 2018

Biologia plant.

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Senescence is the last developmental stage in plants during which recycling of nutrients takes place from senescing organs to newly formed organs such as young leaves and developing seeds. In the present work, senescence induced alterations in mineral ions, chlorophylls, carotenoids, betacyanin, betaxanthin, proteins, amino acids, sugars, starch, and polyphenols were monitored in shoots of an extreme halophyte Salicornia brachiata. A sharp decline in the content of chlorophylls, carotenoids, and proteins in the shoot was noticed at middle and late stages of senescence in comparison with early stage. However, the content of betacyanin, betaxanthin, total soluble sugars, reducing sugars, and starch increased significantly in senescing shoots. The total free amino acid content decreased gradually with the progress of senescence. The content of major minerals did not change significantly with the progress of senescence, whereas marked changes in content of minor minerals were observed. From this study, it was concluded that the sugars and starch accumulating in senescing shoots might be transported into developing seeds to serve as storage nutrients. The accumulation of betacyanin and betaxanthin in senescing shoots suggests that these pigments may act as scavengers of reactive oxygen species during senescence. This study provides comprehensive information on the variations in the utilization of mineral nutrients and organic metabolites with progressing senescence in the halophyte S. brachiata.

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Section: Discussionmentioning

confidence: 86%

Section: Discussionmentioning

confidence: 99%

Photosynthetic pigments, betalains, proteins, sugars, and minerals during Salicornia brachiata senescence

Parida¹,

Kumari²,

Panda³

et al. 2018

Biologia plant.

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“…The NH 3 released to the extracellular space during developmental and dark-induced senescence converts into NH 4 + , that alkalinizes the apoplast (Mattsson and Schjoerring, 2003). NH 4 + accumulation and pH Apo alkalinization rates correlate with the progress of senescence in tobacco (Wu et al, 2016). A rise in pH Apo leads to the ionization of wall molecules, i.e.…”

Section: Apoplastic Alkalinization Accompanies Developmental Leaf Senmentioning

confidence: 99%

Physiological and Proteomic Changes in the Apoplast Accompany Leaf Senescence in Arabidopsis

et al. 2020

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The apoplast, i.e. the cellular compartment external to the plasma membrane, undergoes important changes during senescence. Apoplastic fluid volume increases quite significantly in senescing leaves, thereby diluting its contents. Its pH elevates by about 0.8 units, similar to the apoplast alkalization in response to abiotic stresses. The levels of 159 proteins decrease, whereas 24 proteins increase in relative abundance in the apoplast of senescing leaves. Around half of the apoplastic proteins of non-senescent leaves contain a N-terminal signal peptide for secretion, while all the identified senescence-associated apoplastic proteins contain the signal peptide. Several of the apoplastic proteins that accumulate during senescence also accumulate in stress responses, suggesting that the apoplast may constitute a compartment where developmental and stress-related programs overlap. Other senescence-related apoplastic proteins are involved in cell wall modifications, proteolysis, carbohydrate, ROS and amino acid metabolism, signaling, lipid transport, etc. The most abundant senescence-associated apoplastic proteins, PR2 and PR5 (e.g. pathogenesis related proteins PR2 and PR5) are related to leaf aging rather than to the chloroplast degradation program, as their levels increase only in leaves undergoing developmental senescence, but not in dark-induced senescent leaves. Changes in the apoplastic space may be relevant for signaling and molecular trafficking underlying senescence.

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“…En Rye grass (Lolium perenne) el pH apoplástico disminuyó marcadamente al inicio de la senescencia foliar natural, mientras que la concentración de NH 4 + apoplástica permaneció estable; pero hacia finales de la senescencia el pH apoplástico aumentó levemente y el NH 4 + se acumuló en el apoplasto de manera pronunciada (Mattsson y Schjoerring, 2003). Por el contrario, en hojas de tabaco tanto el pH como la concentración de NH 4 + en el apoplasto aumentaron durante las primeras etapas de la senescencia y luego cayeron hacia el final de la senescencia (Wu et al, 2016b).…”

Section: Ph Y Concentración De Amoniounclassified

“…Se ha propuesto que el pH podría cumplir funciones de señalamiento (Felle, 2001), ejemplo de esto es la regulación de la actividad de acuaporinas a través de la protonación de algunos de sus aminoácidos cuando al pH citosólico se acidifica en respuesta a anoxia (Tournaire-Roux et al, 2003). Al inicio de la senescencia foliar de plantas de tabaco, el pH apoplástico se incrementa y se acumula NH 4 + en el apoplasto de manera más rápida y pronunciada en fenotipos de senescencia "rápida" que en fenotipos de senescencia "lenta" (Wu et al, 2016b). En ambos fenotipos, el incremento de pH apoplástico tiene lugar antes de que comiencen a caer los niveles de proteínas foliares (Wu et al, 2016b).…”

Section: Cambios En La Concentración De Solutos En El Fa Durante La Senescenciaunclassified

Cambios en el apoplasto asociados a la senescencia foliar

Borniego¹

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La senescencia constituye la etapa final del desarrollo ontogénico de las hojas, que se caracteriza por el desmantelamiento altamente organizado de componentes celulares, y la degradación masiva de sus macromoléculas (proteínas, ARN, ADN, lípidos). Este síndrome tiene un impacto positivo para la planta, dado que posibilita la exportación de nutrientes, principalmente N, de las hojas senescentes y su re-utilización en otros órganos. A nivel celular, los cloroplastos albergan la mayor parte de las proteínas foliares, y su desensamblado es central y diagnóstico del progreso de la senescencia. Es por esto que la mayor parte de los estudios en el tema se han enfocado en los cloroplastos, y los eventos extra-plastidiales que acompañan estos cambios son menos conocidos. Menos aún se conoce qué ocurre fuera de la membrana plasmática en las células senescentes. El apoplasto representa un compartimiento “extracelular”, externo, limitado por la membrana plasmática, que incluye las paredes celulares, los espacios intercelulares y el fluido apoplástico (FA). La composición (iones, macromoléculas, etc) de este espacio varía en forma dinámica contribuyendo al desarrollo de la planta y la adaptación a las condiciones ambientales. En el apoplasto tiene lugar la percepción y las primeras respuestas a varios estreses, que han sido estudiadas y caracterizadas en detalle tanto para estreses bióticos y abióticos. Dado que el apoplasto es escenario de procesos fisiológicos como la absorción y el transporte de azúcares y aminoácidos, la comunicación intercelular, la señalización sistémica, etc, es altamente probable que en este compartimiento tengan lugar cambios funcionales vinculados con la senescencia. En este trabajo se examinaron cambios en parámetros fisiológicos del apoplasto como compartimiento, y variaciones en la composición del fluido apoplástico a lo largo de la senescencia en Arabidopsis thaliana, a fin de profundizar el conocimiento sobre la dinámica de este espacio, y su papel en la degradación y removilización de nitrógeno durante la senescencia. En el capítulo 3 se describen las técnicas utilizadas para la obtención y análisis de fluido apoplástico foliar (FA). Este capítulo se enfoca en la optimización de las técnicas de infiltración-centrifugación para la extracción de FA de hojas senescentes de Arabidopsis, y del Índigo Carmín para calcular el volumen original de FA y el factor de dilución del FA aislado, ambos parámetros necesarios para estimar la concentración fisiológica de los componentes del FA. Luego, en el capítulo 4 se caracteriza la senescencia foliar como etapa ontogénica y los FAs obtenidos de hojas senescentes y no senescentes. En este capítulo se describe la selección de hojas representativas de distintas etapas de desarrollo para realizar un análisis sobre los cambios asociados a la senescencia en el fluido apoplástico foliar. En el capítulo 5 se presentan cambios fisiológicos en el compartimiento extracelular asociados a la senescencia, y en el capítulo 6 se analizan variaciones en las proteínas y proteoma del fluido apoplástico. En el capítulo 7 se muestran resultados de experimentos manipulativos de la senescencia foliar, y las respuestas a nivel de variaciones en el contenido estable de aminoácidos, péptidos y proteínas. Se analizó el rol del apoplasto en la degradación de proteínas foliares y la removilización de nitrógeno durante la senescencia, natural y acelerada por oscuridad y el papel de la autofagia en la exportación de aminoácidos al apoplasto.

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Metabolic regulation of ammonia emission in different senescence phenotypes of Nicotiana tabacum

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Photosynthetic pigments, betalains, proteins, sugars, and minerals during Salicornia brachiata senescence

Photosynthetic pigments, betalains, proteins, sugars, and minerals during Salicornia brachiata senescence

Physiological and Proteomic Changes in the Apoplast Accompany Leaf Senescence in Arabidopsis

Cambios en el apoplasto asociados a la senescencia foliar

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