In cereals, C-repeat binding factor genes have been defined as key components of the light quality-dependent regulation of frost tolerance by integrating phytochrome-mediated light and temperature signals. This study elucidates the differences in the lipid composition of barley leaves illuminated with white light or white light supplemented with far-red light at 5 or 15 °C. According to LC-MS analysis, far-red light supplementation increased the amount of monogalactosyldiacylglycerol species 36:6, 36:5, and 36:4 after 1 day at 5 °C, and 10 days at 15 °C resulted in a perturbed content of 38:6 species. Changes were observed in the levels of phosphatidylethanolamine, and phosphatidylserine under white light supplemented with far-red light illumination at 15 °C, whereas robust changes were observed in the amount of several phosphatidylserine species at 5 °C. At 15 °C, the amount of some phosphatidylglycerol species increased as a result of white light supplemented with far-red light illumination after 1 day. The ceramide (42:2)-3 content increased regardless of the temperature. The double-bond index of phosphatidylglycerol, phosphatidylserine, phosphatidylcholine ceramide together with total double-bond index changed when the plant was grown at 15 °C as a function of white light supplemented with far-red light. white light supplemented with far-red light increased the monogalactosyldiacylglycerol/diacylglycerol ratio as well. The gene expression changes are well correlated with the alterations in the lipidome.
It is well established that cold acclimation processes are highly influenced, apart from cold ambient temperatures, by light-dependent environmental factors. In this study we investigated whether an extra blue (B) light supplementation would be able to further improve the well-documented freezing tolerance enhancing effect of far-red (FR) enriched white (W) light. The impact of B and FR light supplementation to white light (WFRB) on hormone levels and lipid contents were determined in winter barley at moderate (15 °C) and low (5 °C) temperatures. Low R:FR ratio effectively induced frost tolerance in barley plantlets, but additional B light further enhanced frost hardiness at both temperatures. Supplementation of WFR (white light enriched with FR light) with B had a strong positive effect on abscisic acid accumulation while the suppression of salicylic acid and jasmonic acid levels were observed at low temperature which resembles the shade avoidance syndrome. We also observed clear lipidomic differences between the individual light and temperature treatments. WFRB light changed the total lipid content negatively, but monogalactosyldiacylglycerol (MGDG) content was increased, nonetheless. Our results prove that WFRB light can greatly influence phytohormone dynamics and lipid contents, which eventually leads to more efficient pre-hardening to avoid frost damage.
Az ősszel vetett gabona 30-40% -kal magasabb hozamot biztosít a tavasziakhoz képest. Azonban, ezeknek a növényeknek át kell vészelniük a telet. A növények télállósága döntően fagytűrésüktől függ. A fagyállóság kialakulása genetikailag meghatározott folyamat, melyet befolyásol a hőmérséklet, a nappal hossz és a növényeket megvilágító fény spektruma. Előző kutatásokból ismert, hogy mind az Arabidopsis modell növény esetében, mind a gabonaféléknél a fehér fény távoli vörös fénnyel való kiegészítése növeli a fagyállóságot viszonylag magas hőmérsékleten (15 ˚C) is. Közismert az is, hogy a hideg-akklimatizáció során a membrán lipid összetételének megváltozása összefügg a fagyállósággal. Ezeknek az eredményeknek a döntő többsége Arabidopsis kísérletekből származik. A gabonafélék, így az árpa esetében is, a membrán lipid összetétel változásáról kevés az információ. Arról pedig egyáltalán nincs eredmény közölve, hogy a vörös távoli vörös fény valamint a kék fény arányának megváltozása hogyan befolyásolja a növények membrán lipid összetételét. Ezért megvizsgáltuk, hogy a hideg kezelés kombinálása a spektrum változással hogyan befolyásolja az árpa levelek lipid összetételét, és a lipid bioszintézist meghatározó gének expresszióját. Jelentős változást tapasztaltunk a HexCer, a LysoPC, az MGDG és az MGDG/DGDG lipid osztályok esetében. Az MGDG2, a DGDG, az NC, az LLO2, a LOC és az AD3 gének expressziója megemelkedett már 15 ˚C-on a fehér fény távoli vörössel való kiegészítése következtében. A hideg akklimatizáció és a megvilágítás által indukált lipid változás jól korrelál a fagy tolerancia kialakulásával.
scite is a Brooklyn-based organization that helps researchers better discover and understand research articles through Smart Citations–citations that display the context of the citation and describe whether the article provides supporting or contrasting evidence. scite is used by students and researchers from around the world and is funded in part by the National Science Foundation and the National Institute on Drug Abuse of the National Institutes of Health.