Ciántűrő növények

A cianid nem mindig gátolja a növények oxigén felvételét, légzését. Ezt először- közel ötven éve- a kontyvirágok virágzásánál figyelték meg. A  növénycsaládra jellemző érdekes  torzsavirágzat kifejlődésekor a hirtelen megnyúló virágzati tengely/ spadix/ oxigén felvétele hirtelen a többszörösére ugrik. Ez a gyors légzésfokozódás cianiddal és egyéb citokróm rendszer blokkoló sejtmérgekkel/ pl szénmonoxid, azidok/ nem gátolható. A későbbi évek kutatásai kiderítették, hogy ez a rezisztencia típus szélesebb körben elterjedt és nem korlátozódik csak a virágos növények bizonyos csoportjaira. Egyes baktériumok, gombák/ pl rozsdagombák/, különösen az élesztők/ pl Neurospora, Candida/ körében , valamint néhány zöldalgánál/ pl Chlorella/ is előfordul.

Foltos kontyvirág – Arum maculatum

A cianid tűrés/ rezisztencia/ nem állandó jelleg, csak az egyedfejlődés meghatározott szakaszaiban alakul ki hirtelen és markánsan, összefüggésben az adott szerv élettani/ fiziológiai/ állapotával. Gyökerek, levelek öregedésekor, patogén fertőzések esetében, leggyakrabban azonban természetes állapotban  egyes fajok virágzáskor, vagy néhány mikroorganizmusban spóraképzés idején  jelenik meg/ un pollen légzés/. Az egyedi  fejlődés többi szakaszában a kérdéses szervezet légzése cianid érzékeny!

Máskor a rezisztencia külső hatásokra alakul ki: indukálódik. A növényi kórokozókkal történő fertőzés, vagy külső mechanikai hatások gyakran váltanak ki cianid rezisztenciát a szövetekben . Legtöbbször a cianid tűrés nem teljes, még magas cianid/ 1millimol/ koncentrációnál sem. Ekkor a cianid rezisztencia  mértékét csak úgy határozhatjuk meg, ha azt egy korábbi állapothoz, vagy indukált rezisztencia esetén a nem kezelt szövethez hasonlítjuk

Alapos biokémiai vizsgálatokkal sikerült bebizonyítani, hogy a cianid tűrés folyamata a mitochondriumokhoz kötött. Érdekes megfigyelés, hogy a  rezisztencia kialakulásakor emelkedik a biológia oxidációban szintén fontos szerepet játszó flavoproteidek mennyisége, sőt teljesen új flavin enzimek jelennek meg, amelyeket eddig csak a cianidrezisztens mitochondriumokban találtak/pl az un erősen fluoreszkáló flavoproteid-FPHf/.

Symphocarpus foetidus/ skunk cabbage/ virágok

Az új flavin dehidrogenázok mellett egy  a kloroplasztiszokból már korábban ismert ferredoxin típusú vas-kén-fehérje is megjelenik a cianid rezisztens mitochondriumokban, amelyben a vas  a citokrómoktól eltérően nem haem-csoporthoz, hanem diszufid kötésben levő kén atomokhoz kapcsolódik. Az új vegyületeknek az oxidációját a cianid nem, de a  vassal komplexet képző aromás hidroxámsavak, vagy a komplexkémiában jól ismert bipiridil erősen gátolják. Ma ezeket a vegyületeket tekintjük a cianid rezisztens légzés specifikus gátlóinak. A kutatók többsége nem a ma ismert legerősebb növényi természetes redukáló vegyületet a ferredoxint tartja a végoxidáznak, henem utána egy még ismeretlen „X-faktor” végoxidázt valószínűsít.

Alocasia macrorrhizos – elfántfül, ránclevél

Felvetődik a kérdés vajon a  cianid érzékeny és a cianid rezisztens rendszer a mitochondriumokban egymástól teljesen függetlenül működik, vagy a rezisztens út a cianid érzékeny lánc leágazása? Jelenleg a két lehetőség egyikét sem zárhatjuk ki teljesen. Jobban elfogadott elmélet szerint a két szimultán működő lánc közös kezdeti szakasszal rendelkezik és a korábban már említett flavoproteideknél található a cianid rezisztens leágazás. A folyamatban a „váltó”, szabályozó szerepét ezek a flavin molekulák játszanák. Nyilvánvaló a két végoxidáz együttes jelenléte ezekben a virágokban/ pl Araceae- kontyvirágok/ és valószínű az oxigén kötő képességük változik az egyedfejlődés során .

 A bonyolult és minden részletében pontosan nem ismert folyamatot belső faktorok, közöttük egy kulcsszerepet játszó hormon a kalorigén irányítja. Mai ismereteink szerint ez a vegyület valószínű az etilén gázhormon, amely tudjuk más élettani folyamatokban is fontos szerepet játszik/ pl gyümölcsök érése, levelek sárgulása /.

Energia termelés szempontjából egyértelmű, hogy a cianidrezisztens út kevésbé hatékony, a folyamatban keletkező makroerg ATP mennyisége a természetes körülmények mellett lehetséges mintegy harmada.. A hasznosítható anyagcsere energia  több mint fele tehát ezen az úton elvész, általában hő formájában szétszóródik, disszipálódik. A virágzást gyakran kísérő hőfejlődésnek ez a magyarázata. A kulönös külsejű Symphocarpus foetidus/ skunk cabbage/ kontyvirág  fajnál- amelynél ezt a jelenséget először leírták és elemezték -a virágzás kezdetén a torzsavirágzat tengelye felmelegszik. Ez  a hőmérséklet növekedés 2-10C-fok között változik; szintén intenzíven melegszik a trópusi Alocasiák/ elefántfül/ torzsavirágzata  is virágzáskor.

 A Sauromatum és Arum kontyvirágoknál  inkább csak a tengely felső része/ un appendix/ melegszik fel. Ez a rész   nem visel virágokat, a megporzó döglegyek csalogatására szolgáló,  gyakran penetráns bűzt árasztó, un illatepidermisz borítja. A keletkezett hő gyors elvezetését a virágzati fellevél/spatha/ akadályozza meg. A virágokban a hőmérséklet emelkedése virágzáskor -bár kevésbé markánsan- megfigyelhető más esetekben pl a tulipánoknál is!

A Sauromatum hunyorhoz hasonló tenyeresen ölbefogott levele

Tudjuk, hogy a biokémiai reakciók sebessége jobban függ a hőmérséklettől mint a fizikai folyamatoké/ pl  diffúzió, ozmózis/. 10 C-fok hőmérséklet emelkedés hatására egy katalizált biokémiai reakció sebessége általában duplájára növekszik az élettani határok között. A helyi felmelegedés tehát  egyszerűen és hatékonyan gyorsítja az adott helyen és időben működő anyagcserét.  Virágzáskor lerövidíthet kritikus, érzékeny, sérülékeny szakaszokat pl a meiozis idejét a porzótájban , vagy gyorsíthat bizonyos védekezési válaszreakciókat pl  külső stresszhatások esetében.