"Eesti Teadusfondi uurimistoetus" projekt ETF9089
ETF9089 "Abiootiliste ja biootiliste stressifaktorite all kannatatavate kaseliste ja pöögiliste emissioonid ja mittelenduvate sekundaarsete metaboliitide sisaldused (1.01.2012−31.12.2012)", Lucian Octav Copolovici, Eesti Maaülikool, Põllumajandus- ja keskkonnainstituut.
ETF9089
Abiootiliste ja biootiliste stressifaktorite all kannatatavate kaseliste ja pöögiliste emissioonid ja mittelenduvate sekundaarsete metaboliitide sisaldused
Volatile compounds and secondary metabolites from Betulacea and Fagacea during biotic and abiotic stresses
1.01.2012
31.12.2012
Teadus- ja arendusprojekt
Eesti Teadusfondi uurimistoetus
ETIS klassifikaatorAlamvaldkondCERCS klassifikaatorFrascati Manual’i klassifikaatorProtsent
4. Loodusteadused ja tehnika4.11. Keemia ja keemiatehnikaP305 Keskkonnakeemia 1.3. Keemiateadused (keemia ja muud seotud teadused)50,0
1. Bio- ja keskkonnateadused1.4. Ökoloogia, biosüstemaatika ja -füsioloogiaB270 Taimeökoloogia 1.5. Bioteadused (bioloogia, botaanika, bakterioloogia, mikrobioloogia, zooloogia, entomoloogia, geneetika, biokeemia, biofüüsika jt50,0
PerioodSumma
01.01.2012−31.12.201212 000,00 EUR
12 000,00 EUR

Tänase seisuga on taimede eritistest identifitseeritud üle 100,000 keemilise komponendi. Nendest vähemalt 1700 on lenduvad ühendid. Teisalt ületab kõikide määratavate sekundaarsete metaboliitide arv 500 000 piiri. Taimedes sisalduv ja/või erituv sekundaarsete metaboliitide koostis on liigispetsiifiline ning seda mõjutavad mitmed välistegurid ehk stressitekitajad. Taim on stressis, kui tema emissioon sisaldab kas terpeene (mono- ja seskviterpeenid), lipoksügenaasirajaprodukte, etüleeni, lämmastikoksiidi, metanooli ja/või etanooli. Mitmed eelpoolnimetatud komponendid on olulised “infokemikaalid” taimede ning taime ja putuka vahelises ”keemilises kommunikatsioonis”. Looduses võib taimede elutegevus olla häiritud mitme samaaegselt mõjuva stressifaktori poolt, kusjuures üks stressifaktor võib tugevdada või vähendada teise stressifaktori mõju. Hetkel on mitme stressifaktori koosmõju taimedele väheuuritud. Käesoleva projekti eesmärgid on järgmised: 1.stressi tugevuse ja indutseeritud sekundaarsete sealhulgas lenduvate metaboliitite vaheliste seoste uurimine, 2. sünergeetiliste abiootiliste stressifaktorite mõju lenduvate ja mittelenduvate metaboliitide sisaldustele, 3. samaaegselt või järjestikku mõjuvate biootiliste ja abiootiliste stressifaktorite mõju lenduvatele ja mittelenduvatele metaboliitidele Projekti raames toestatavad eksperimendid peaks andma vastuse alljärgnevatele küsimustele: 1.Stressi tugevus korreleerub sünteesitavate sekundaarsete produktide kogusega. Tööhüpotees: lenduvühendite ja mittelenduvate orgaaniliste sekundaarsete metaboliitide kvantiteet suureneb stressi süvenemisel (nt temperatuur külma- või kuumastressis; veepotentsiaal kuivastressis; üleujutuse aeg abiootilise stressi puhul; putukavastsete poolt söödud lehepindala või putukate arvukus biootilises stressis). 2.Juhul kui taimed kannatavad mitme samaaegselt mõjuva abiootiliste stressifaktori all, on sekundaarsete metaboliitide kvantiteet kuhjuv, sünergeetiline või inhibeeritav. Tööhüpotees: abiootilise stressi poolt indutseeritud lenduvate orgaaniliste metaboliitide emissioon võib järgneva abiootiliste stressifaktori mõjumisel kas suureneda või väheneda. 3.Abiootilise stressi all kannatav taim on järgneva biootilise stressitekitaja suhtes vähem või rohkem tundlikum. Tööhüpotees: kui taim on stressis, toimub erinevate sekundaarsete metaboliitide biosüntees. Indutseeritud lenduvühendite mõju putukatele võib olla repellentne või atraktiive ”appikarje” putukate parasiitidele.
Plants emit more than 100,000 chemical products but estimative total number of secondary metabolites exceeds 500,000 and at least 1700 of these are known to be volatile. The composition of secondary metabolites is species specific and is affected by external conditions. A vast array of volatile compounds - terpenes (mono- and sesquiterpenes), lipoxygenate pathway compounds, ethylene, nitric oxide, methanol, ethanol are involved in stress-dependent signalling within a single plant as well as communication between plants and between plants and insects. Under natural conditions plants are exposed to a conjunction of two or more stress factors. One type of stress could weaken or enhance the effects of another stress factor. These types of investigation are very seldom done in the research community. The major aims of the present project are: To investigate the relationships between the strength of the stress and produced volatile and other secondary metabolites signal. To determine synergic effect of cumulative abiotic stresses on volatile and non-volatile secondary metabolites. To ascertain the effects of biotic and abiotic stress applied cumulative or successive to the plants on volatile organic compounds and non-volatile metabolites. Experiments designed in the project are intended to answer the following questions: The strength of the stress is correlated with the quantity of secondary products synthesized. Working hypothesis: The quantity of volatile organic compounds and non-volatile metabolites are increasing with the strength of the stress (for example: temperature for cold or heat stress, water potential for drought, time of flooding in case of abiotic stress or leaf area eaten or number of insects for biotic stress). If the plants are under two or more abiotic stress the effect on secondary metabolites can be cumulative, synergic or inhibitor. Working hypothesis: the emissions of volatile organic compounds due to one abiotic stress are increasing or decreasing if the second abiotic stress occurred. A plant under abiotic stress with the defense mechanism already activated will be less or more sensitive for a biotic attack. Working hypothesis: In case a plant is under one stress different secondary metabolites (volatile or non-volatile) are synthesized. Some of these compounds are repelled for insects or they are used as signal for carnivores (“cry for help”).