Plant Development and Environment
Shade Avoidance
Leerdoelen:
1. Begrijpen hoe planten buurplanten detecteren
Planten detecteren buurplanten door de lage R:FR verhouding waar te nemen.
Planten hebben verschillende receptoreiwitten waarmee ze verschillende spectra kunnen
waarnemen.
- Cryptochromen: (de hoeveelheid) blauw licht
- Fytochromen: de verhouding tussen rood en verrood licht
2. Begrijpen wat shade avoidance is en hoe het adaptief is voor planten
De kenmerken van Shade Avoidance Syndrome:
- Hyponasty (toegenomen kanteling van de bladeren)
- Strekking van de plant door versnelde groei aan de onderkant van de plant,
gereguleerd door ethyleen (komt ook voor in geval van overstroming)
- Petiool en hypocotyl elongatie
- Reallocatie van de fotosynthetische machinery
Effecten van dichte plant gemeenschappen op groei:
- Verminderde accumulatie van biomassa per plant
- Dominantie en suppressie
3. Beschrijven van de basis fotobiologische karakteristieken van fytochroom
Langgerekte bladeren ontstaan bij fytochroom (B) mutanten, een continue SAS respons.
Wanneer meer fytochromen worden uitgeschakeld, verandert de rosette in een stengel.
, - Fytochroom is onderdrukker van SA, deze moet geïnactiveerd worden d.m.v.
verrood licht of mutaties om SA fenotype te krijgen.
Pr is de inactieve vorm die geactiveerd kan worden door verrood licht. Pfr is de actieve
vorm die kan worden geïnactiveerd door rood licht.
4. Uitleggen hoe fytochromen gen transcriptie reguleren via PIFs (Phytochrome
Interacting Factors.
Bij een hoge R:rR verhouding is er een actief fytochroom. De actieve vorm beweegt zich
richting de nucleus en bindt daar aan de phyb en phya binding domains van de PIFs.
Hierdoor worden de PIFs gefosforyleerd. Vervolgens wordt het complex herkend en
afgebroken door 26S proteasoom. Hierdoor vindt er geen binding plaats aan de E-BOX en
worden er geen shade induced genen afgeschreven.
PIF4 en PIF5 reguleren de laag R:FR respons. PIF7 heeft eenzelfde functie maar is een
sterkere regulator.
- PIF7 reguleert auxine transcriptioneel (biosynthese, transport etc.) en zorgt zo voor
de toegenomen groei in schaduw omstandigheden
Bij hoog R:FR gaat actief fytochroom niet naar celkern, inactieve vorm zit erin. PIFs zijn
ongebonden, accumuleren en kunnen binden aan een G-BOX (of E-BOX) motief waardoor
de shade induced genen afgeschreven worden, wat resulteert in SAS.
PIN3 stimuleert de lage R-FR respons in zaailingen, speelt een rol in de transport van
auxine.
Mogelijke andere signalen:
- Aanraking
- Weinig groen licht
- Weinig blauw licht
- Laag PAR (totale lichtintensiteit)
, PIF protein control of shade avoidance
Leerdoelen:
1. Begrijp hoe PIFs en hun activiteit worden gereguleerd
PIF4, PIF5 en PIF7 zijn de main PIFs betrokken bij SAS responses. PIFs interacteren met
PHYs via specifieke domeinen: APB (phyBfr), APA (phyAfr) en bHLH (DNA-bindend).
PIFs staan aan het begin van een auxine pathway die resulteert in planten groei.
PIF5 accumuleert bij laag R:FR (schaduw) , maar niet bij hoog R:FR.
- Te onderzoeken door middel van een Western Blot
- PIF5 heeft een APB maar geen APA, wat betekent dat het kan interacteren met
phyB
PIFS zijn fosfoproteïnen, wat inhoudt dat ze ge(de)fosforyleert kunnen worden.
PIF7 is gedefosforyleerd bij laag R:FR, het is meer stabiel dan PIF4 en PIF5.
- Schaduw induceert de nucleaire lokalisatie van (een deel van) PIF7
- 14-3-3 eiwitten vertragen de schaduw-geïnduceerde nucleaire translocatie en
defosforylatie van PIF7
2. Leg uit wat voor soorten PIF interactors er zijn
3. Omschrijf hoe PIF interactor PIF activiteit coreguleren
DELLA is in staat aan PIF te binden en activatie te remmen. GA (groeistimulator) heft dit op
en promoot zo PIF functie. DELLA is essentieel voor SA maar niet voldoende voor inductie.
PIF regulatoren:
- phy, Pfr: eiwit stabilisatie en inhibitie van DNA binding
- HLHs, DELLAs: inhibitie van PIF binding aan DNA door de binding site te bezetten
- HY5: inhibitie van PIF activiteit
- BZR1, FHY1, HDA15: transcriptionele co-regulatie met PIFs
PIL1, HFR1 en ATHB2 zijn shaduw-marker genen, aangezien deze altijd opgereguleerd zijn
in de schaduw.
- HFR1 heeft een HLH domein, die ervoor zorgt dat PIFs niet aan G-boxen binden
- Dit is een negatieve regulator, opgereguleerd door een laag R:FR
(schaduw)
4. Beschrijf de BAP/D module
BZR1, ARF6 and PIF4 reguleren positief hypocotyl elongatie.
- ARFs worden gereguleerd door auxine
- Bij een laag auxine gehalte wordt de ARF functie geïnhibeerd
- BZR1 & PIF4 promoten ARF6 DNA binding
- Brassinosteroïden (BR) functioneren slecht in de afwezigheid van ARFs
- De combinatie van de drie is nodig voor optimaal functioneren
Shade Avoidance
Leerdoelen:
1. Begrijpen hoe planten buurplanten detecteren
Planten detecteren buurplanten door de lage R:FR verhouding waar te nemen.
Planten hebben verschillende receptoreiwitten waarmee ze verschillende spectra kunnen
waarnemen.
- Cryptochromen: (de hoeveelheid) blauw licht
- Fytochromen: de verhouding tussen rood en verrood licht
2. Begrijpen wat shade avoidance is en hoe het adaptief is voor planten
De kenmerken van Shade Avoidance Syndrome:
- Hyponasty (toegenomen kanteling van de bladeren)
- Strekking van de plant door versnelde groei aan de onderkant van de plant,
gereguleerd door ethyleen (komt ook voor in geval van overstroming)
- Petiool en hypocotyl elongatie
- Reallocatie van de fotosynthetische machinery
Effecten van dichte plant gemeenschappen op groei:
- Verminderde accumulatie van biomassa per plant
- Dominantie en suppressie
3. Beschrijven van de basis fotobiologische karakteristieken van fytochroom
Langgerekte bladeren ontstaan bij fytochroom (B) mutanten, een continue SAS respons.
Wanneer meer fytochromen worden uitgeschakeld, verandert de rosette in een stengel.
, - Fytochroom is onderdrukker van SA, deze moet geïnactiveerd worden d.m.v.
verrood licht of mutaties om SA fenotype te krijgen.
Pr is de inactieve vorm die geactiveerd kan worden door verrood licht. Pfr is de actieve
vorm die kan worden geïnactiveerd door rood licht.
4. Uitleggen hoe fytochromen gen transcriptie reguleren via PIFs (Phytochrome
Interacting Factors.
Bij een hoge R:rR verhouding is er een actief fytochroom. De actieve vorm beweegt zich
richting de nucleus en bindt daar aan de phyb en phya binding domains van de PIFs.
Hierdoor worden de PIFs gefosforyleerd. Vervolgens wordt het complex herkend en
afgebroken door 26S proteasoom. Hierdoor vindt er geen binding plaats aan de E-BOX en
worden er geen shade induced genen afgeschreven.
PIF4 en PIF5 reguleren de laag R:FR respons. PIF7 heeft eenzelfde functie maar is een
sterkere regulator.
- PIF7 reguleert auxine transcriptioneel (biosynthese, transport etc.) en zorgt zo voor
de toegenomen groei in schaduw omstandigheden
Bij hoog R:FR gaat actief fytochroom niet naar celkern, inactieve vorm zit erin. PIFs zijn
ongebonden, accumuleren en kunnen binden aan een G-BOX (of E-BOX) motief waardoor
de shade induced genen afgeschreven worden, wat resulteert in SAS.
PIN3 stimuleert de lage R-FR respons in zaailingen, speelt een rol in de transport van
auxine.
Mogelijke andere signalen:
- Aanraking
- Weinig groen licht
- Weinig blauw licht
- Laag PAR (totale lichtintensiteit)
, PIF protein control of shade avoidance
Leerdoelen:
1. Begrijp hoe PIFs en hun activiteit worden gereguleerd
PIF4, PIF5 en PIF7 zijn de main PIFs betrokken bij SAS responses. PIFs interacteren met
PHYs via specifieke domeinen: APB (phyBfr), APA (phyAfr) en bHLH (DNA-bindend).
PIFs staan aan het begin van een auxine pathway die resulteert in planten groei.
PIF5 accumuleert bij laag R:FR (schaduw) , maar niet bij hoog R:FR.
- Te onderzoeken door middel van een Western Blot
- PIF5 heeft een APB maar geen APA, wat betekent dat het kan interacteren met
phyB
PIFS zijn fosfoproteïnen, wat inhoudt dat ze ge(de)fosforyleert kunnen worden.
PIF7 is gedefosforyleerd bij laag R:FR, het is meer stabiel dan PIF4 en PIF5.
- Schaduw induceert de nucleaire lokalisatie van (een deel van) PIF7
- 14-3-3 eiwitten vertragen de schaduw-geïnduceerde nucleaire translocatie en
defosforylatie van PIF7
2. Leg uit wat voor soorten PIF interactors er zijn
3. Omschrijf hoe PIF interactor PIF activiteit coreguleren
DELLA is in staat aan PIF te binden en activatie te remmen. GA (groeistimulator) heft dit op
en promoot zo PIF functie. DELLA is essentieel voor SA maar niet voldoende voor inductie.
PIF regulatoren:
- phy, Pfr: eiwit stabilisatie en inhibitie van DNA binding
- HLHs, DELLAs: inhibitie van PIF binding aan DNA door de binding site te bezetten
- HY5: inhibitie van PIF activiteit
- BZR1, FHY1, HDA15: transcriptionele co-regulatie met PIFs
PIL1, HFR1 en ATHB2 zijn shaduw-marker genen, aangezien deze altijd opgereguleerd zijn
in de schaduw.
- HFR1 heeft een HLH domein, die ervoor zorgt dat PIFs niet aan G-boxen binden
- Dit is een negatieve regulator, opgereguleerd door een laag R:FR
(schaduw)
4. Beschrijf de BAP/D module
BZR1, ARF6 and PIF4 reguleren positief hypocotyl elongatie.
- ARFs worden gereguleerd door auxine
- Bij een laag auxine gehalte wordt de ARF functie geïnhibeerd
- BZR1 & PIF4 promoten ARF6 DNA binding
- Brassinosteroïden (BR) functioneren slecht in de afwezigheid van ARFs
- De combinatie van de drie is nodig voor optimaal functioneren
