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Metabolic responses to red/far-red ratio and ontogeny show poor correlation with the growth rate of sunflower stems

pmid: 18515831
Dans les auvents clairsemés, les faibles ratios rouge à rouge foncé (R/FR) n'atteignent que les tiges orientées verticalement, qui répondent avec des taux d'extension plus rapides. Il est montré ici que ce signal favorise également l'accumulation de matière sèche de la tige dans le tournesol (Helianthus annuus) mais pas dans la moutarde (Sinapis alba L.). Le blocage physique de la croissance de l'extension entre les nœuds a également bloqué la récupération entre les nœuds du carbone marqué alimenté aux feuilles, ce qui indique que l'accumulation accrue de carbone est en partie une conséquence de la croissance accrue de l'extension chez le tournesol. Cependant, une faible R/FR a également favorisé l'accumulation de carbone dans la partie inférieure de l'entre-noeud, où la croissance de l'extension n'a pas été affectée. Bien que les niveaux de nombreux métabolites solubles et de glucides de la paroi cellulaire aient augmenté dans la tige en réponse à une faible R/FR, permettant la conservation de leur concentration, le saccharose était présent à une concentration plus faible sous une faible R/FR. Ce changement devrait favoriser le déchargement du carbone du phloème de la tige. Un faible R/FR a également réduit les niveaux d'acides gras, d'alcools d'acides gras et de stérols sélectionnés. Par rapport à la partie inférieure, la partie supérieure de l'entre-nœud présentait des niveaux plus élevés d'acides organiques, d'acides aminés, d'acides gras et de stérols. Il est conclu que la promotion de la croissance de l'extension de la tige par de faibles rapports R/FR entraîne une augmentation du gain de matière sèche dans les entre-nœuds de tournesol par un mécanisme largement indépendant des changements dans le métabolisme, car, bien que les faibles R/FR et l'ontogenèse modifient le profil métabolique, les changements ne sont pas corrélés avec les réponses de croissance observées.
En las copas dispersas, las proporciones bajas de rojo a rojo lejano (R/FR) alcanzan solo los tallos orientados verticalmente, que responden con tasas de extensión más rápidas. Aquí se muestra que esta señal también promueve la acumulación de materia seca del tallo en el girasol (Helianthus annuus) pero no en la mostaza (Sinapis alba L.). El bloqueo físico del crecimiento de la extensión internodal también bloqueó la recuperación internodal del carbono etiquetado alimentado a las hojas, lo que indica que el aumento de la acumulación de carbono es en parte una consecuencia del aumento del crecimiento de la extensión en el girasol. Sin embargo, la baja R/FR también promovió la acumulación de carbono en la sección inferior del entrenudo, donde el crecimiento de la extensión no se vio afectado. Aunque los niveles de muchos metabolitos solubles y de carbohidratos de la pared celular aumentaron en el tallo en respuesta a una baja R/FR, lo que permitió conservar su concentración, la sacarosa estaba presente en una concentración más baja bajo una baja R/FR. Se prevé que este cambio favorezca la descarga de carbono del floema del tallo. El bajo R/FR también redujo los niveles de ácidos grasos, alcoholes de ácidos grasos y esteroles seleccionados. En comparación con la sección inferior, la sección superior del entrenudo mostró niveles más altos de ácidos orgánicos, aminoácidos, ácidos grasos y esteroles. Se concluye que la promoción del crecimiento de la extensión del tallo por bajas relaciones R/FR causa un aumento de la ganancia de materia seca en los entrenudos de girasol por un mecanismo que es en gran medida independiente de los cambios en el metabolismo, ya que, si bien tanto la baja R/FR como la ontogenia alteran el perfil metabólico, los cambios no se correlacionan con las respuestas de crecimiento observadas.
In sparse canopies, low red to far-red (R/FR) ratios reach only vertically-oriented stems, which respond with faster rates of extension. It is shown here that this signal also promotes stem dry matter accumulation in sunflower (Helianthus annuus) but not in mustard (Sinapis alba L.). Physically blocking internode extension growth also blocked internode recovery of labelled carbon fed to the leaves, indicating that increased carbon accumulation is partially a consequence of increased extension growth in sunflower. However, low R/FR also promoted carbon accumulation in the lower section of the internode, where extension growth was unaffected. Although the levels of many soluble metabolites and of cell-wall carbohydrates increased in the stem in response to low R/FR, allowing conservation of their concentration, sucrose was present at a lower concentration under low R/FR. This change is anticipated to favour carbon unloading from the stem phloem. Low R/FR also reduced the levels of selected fatty acids, fatty acid alcohols, and sterols. Compared with the lower section, the upper section of the internode showed higher levels of organic acids, amino acids, fatty acids, and sterols. It is concluded that the promotion of stem extension growth by low R/FR ratios causes increased dry matter gain in sunflower internodes by a mechanism that is largely independent of changes in metabolism, since, whilst both low R/FR and ontogeny alter the metabolic profile, the changes do not correlate with the observed growth responses.
في الستائر المتناثرة، تصل نسب اللون الأحمر المنخفض إلى الأحمر البعيد (R/FR) إلى السيقان ذات الاتجاه الرأسي فقط، والتي تستجيب بمعدلات امتداد أسرع. يظهر هنا أن هذه الإشارة تعزز أيضًا تراكم المادة الجافة الجذعية في عباد الشمس (Helianthus annuus) ولكن ليس في الخردل (Sinapis alba L.). كما أدى الحجب المادي لنمو امتداد العقدة الداخلية إلى منع استرداد العقدة الداخلية للكربون المسمى الذي يتم تغذيته على الأوراق، مما يشير إلى أن زيادة تراكم الكربون هي جزئيًا نتيجة لزيادة نمو الامتداد في عباد الشمس. ومع ذلك، فإن انخفاض R/FR عزز أيضًا تراكم الكربون في القسم السفلي من العقدة الداخلية، حيث لم يتأثر نمو الامتداد. على الرغم من أن مستويات العديد من المستقلبات القابلة للذوبان والكربوهيدرات في جدار الخلية زادت في الجذع استجابة لانخفاض R/FR، مما يسمح بالحفاظ على تركيزها، إلا أن السكروز كان موجودًا بتركيز أقل تحت R/FR منخفض. من المتوقع أن يكون هذا التغيير لصالح تفريغ الكربون من لحمة الجذع. كما أدى انخفاض R/FR إلى تقليل مستويات الأحماض الدهنية المختارة وكحول الأحماض الدهنية والستيرولات. بالمقارنة مع القسم السفلي، أظهر القسم العلوي من العقدة الداخلية مستويات أعلى من الأحماض العضوية والأحماض الأمينية والأحماض الدهنية والستيرولات. وخلص إلى أن تعزيز نمو امتداد الساق بنسب R/FR منخفضة يسبب زيادة كسب المادة الجافة في العقد الداخلية لعباد الشمس من خلال آلية مستقلة إلى حد كبير عن التغيرات في التمثيل الغذائي، لأنه في حين أن كلا من R/FR المنخفض و ontogeny يغيران المظهر الأيضي، فإن التغييرات لا ترتبط باستجابات النمو الملحوظة.
- National Scientific and Technical Research Council Argentina
- Agricultural Plant Physiology and Ecology Research Institute Argentina
- Max Planck Institute of Neurobiology Germany
- Max Planck Society Germany
- University of Buenos Aires Argentina
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