Plant Senescence -Program cell death (PC D )

1. Plant Senescence -Program cell death (PCD) -การตายของเซล์พืชเป็นส่วนหนึ่งของกระบวนการเจริญเติบโตและพัฒนาการของพืชที่จำเป็นต้องเกิดขึ้น และเป็นองค์ประกอบของการตอบสนองต่อความเครียดจากสิ่งมีชีวิต (biotic stress) และสิ่งไม่มีชีวิต (abiotic stress) -เป็นกระบวนการที่มีการควบคุมตั้งแต่การเริ่มต้น (initiation) และการก่อให้เกิดการตายของเซลล์ (execution) โดยพืช -สรุป: เป็นกลไกในการควบคุมการตายของ cell อย่างเป็นระบบ

2. -แบ่งเป็น 2 ชนิด คือ 1. การวาย (senescence) และ 2. Hypersensitive response (HR) การตายของ cell เพื่อการตอบสนองที่รวดเร็ว -Senescence: เป็นกระบวนการที่ตายของ cell ของเนื้อเยื่อพืชที่เกิดขึ้นช้า ๆ ซึ่งเกิดขึ้นในวาระสุดท้ายของวงจรอายุของเนื้อเยื่อชนิดนั้น ๆ -HR: เป็นการตอบสนองต่อการเข้าทำลายของเชื้อโรคผ่านการตอบสนองโดยสั่งการให้ cell ที่อยู่รอบๆ บริเวณที่เชื้อโรคเข้าทำลายเพื่อเป็นการตัดการแพร่ระบาดและตัดการขนส่งอาหารไปให้เชื้อโรคนั้นๆ ได้เจริญเติบโต เป็นการจำกัดบริเวณของการทำลายของเชื้อโรค เสมือนหนึ่งเป็นการฆ่าตัวตายหรือเสียสละตัวเองของ cell ที่อยู่ใกล้ๆ บริเวณที่เชื้อโรคเข้าทำลายเพื่อให้ cell หรือเนื้อเยื่อส่วนอื่นๆ อยู่รอด

3. ภาพข้างบนเป็นการแสดงกระบวนการ Apoptosis หรือ PCD ในเซลล์สัตว์ • Chromatin condenses • Nuclear and plasma membrane • Apoptotic bodies are formed and engulfed by phagocytes • Narcosis of damaged cells • Rupture of membrane • Release of cellular contents • Tissue inflammation

4. Autophagy in Baker’s yeast -Autophagosomes –engulf cytosol (+organelles) then taken into vacuole and hydrolyzed by hydrolytic enzymes. Yeast Plant cell

5. PCD in cereal aleurone layer shows autophagy.

6. PCD processes in plant

8. Overview of Plant Senescence • Senescence is PCD process w/ terminal stage of development in both vegetative and reproductive organs. • เซลล์ที่วายจะมีการปรับเปลี่ยนโครงสร้างภายในและยังมีกระบวนการ metabolism ปกติ Arabidopsis thaliana

9. 4-O-clock flower มีการวายภายใน 1 วัน 5-6 น. 13-14 น.

10. ขั้นตอนการเกิดการวาย การวายเป็นกระบวนการที่มีการควบคุม อย่างเข้มงวดซึ่งมีกระบวนการ metabolism ใหม่ถูกสร้างขึ้นมา และกระบวนการ metabolism บางอย่างถูกปิดลง

11. การวายในใบและผล • มีการเปลี่ยนแปลงของ organells ภายใน cell อย่างมาก • esp. plastids of mesophylls and parenchyma cells ในเปลือก (pericarp) • Chloroplasts of mesophyll cells ของใบและผลอ่อน เปลี่ยนเป็น gorontoplasts • และ chromoplasts ก่อนที่โครงสร้างจะยุบตัว

12. SAG = Senescence-associated gene YG=ระยะใบคลี่เต็มที่; MG1=ใบจากต้นที่ให้ดอก;MG2=ใบจากต้นที่ให้ผล; S1, S2, S3=ใบจากผลระยะต่าง ๆ

13. Pathway of chlorophyll degradation

14. ในผลไม้ที่สุกและใบที่เปลี่ยนสีในพืชผลัดใบในผลไม้ที่สุกและใบที่เปลี่ยนสีในพืชผลัดใบ การสูญเสีย chlorophyll จะเผยให้เห็น carotenoids ที่มีอยู่แล้วข้างในไม่ได้ เกิดจากการสังเคราะห์ใหม่

15. แต่บางชนิดมีการสังเคราะห์แต่บางชนิดมีการสังเคราะห์ carotenoids ขึ้นมาใหม่ผ่าน Isoprenoid pathway เช่น Lycopene ในมะเขือเทศและพริกหวาน

16. Pigment

17. Protein metabolism (photosynthesis)

18. Protein metabolism