Реакция Arabidopsis thaliana на засоление - Arabidopsis thaliana responses to salinity

В качестве модельного организма изучается реакция Arabidopsis thaliana на засоление, чтобы помочь понять другие, более экономически важные культуры.

Высокая концентрация соли в почве негативно влияет на растения. Например, это снижает урожайность сельскохозяйственных культур на 7% земель. С другой стороны, некоторые растения демонстрируют адаптацию к изменениям засоленности почвы, поскольку воздействие соли на растения запускает определенные механизмы осмотической регуляции клеток и вызывает изменения в поведении этих растений по получению и потере воды. Одним из таких растений является модельное растение Arabidopsis thaliana , принадлежащее к семейству Brassicaceae . Arabidopsis thaliana произрастает в Евразии и был завезен в некоторые районы Северной Америки. Произрастает на каменистой, песчаной и нарушенной местности. Во многих исследованиях было обнаружено, что Arabidopsis thaliana продемонстрировала усиленную экструзию Na + и H + из клеток после воздействия высокой солености. Часть ареала арабидопсиса могла включать почву с высокой засоленностью, и растение начало к ней приспосабливаться.

При сильном воздействии соли арабидопсис испытывает отрицательный градиент осмотического давления между солевым раствором и его ксилемой , и он поглощает Na + через проницаемые транспортеры Na + . Затем растение снижает влияние высокого содержания Na + за счет улучшения оттока Na + из его клеток через путь SOS. Два разных пути пути SOS могут активировать SOS1 , молекулу, вызывающую отток натрия. Один путь - это SOS2 - SOS3 , другой - путь PLD . Это показано на рисунке 1. Путь SOS2-SOS3:

  1. После воздействия высокого уровня натрия уровень кальция в цитозоле увеличивается . SOS3 может обнаруживать повышенный уровень кальция, создавая кальций-связывающий белок , белок, который обнаруживает высокий уровень кальция в цитозоле и связывается с ним.
  2. Белки SOS3 взаимодействуют с протеинкиназами , затем фосфорилируются , в результате чего образуется комплекс SOS2-SOS3, связанный с кальцием, а затем активируется SOS2.
  3. Активация SOS2 толкает его к плазматической мембране , а затем активирует SOS1. Наконец, это вызывает экструзию любого дополнительного натрия наружу через антипортер Na + / H +, который находится рядом с SOS1.
  4. Комплекс SOS2-SOS3 необходим для генерации полного ответа SOS1. Но у мутантов, у которых отсутствует SOS2-SOS3, натрий может напрямую регулировать SOS1.

(PLD) путь

Высокая соленость увеличивает активность фермента PLD1 , который вызывает накопление фосфатидной кислоты . PA активирует MPK6 , протеинкиназу, регулирующую эффективность трансляции в условиях высокой солености. Затем MPK6 фосфорилирует SOS1 и снова вызывает отток натрия.

В одном из экспериментов, обеспечивающих предыдущий путь, использовались проростки арабидопсиса, выращенные в чашках X-gal . Исследователи использовали растения в возрасте 6–8 дней. Методика MIFE использовалась для оценки величин потоков Na + , K + и H + . В эксперименте отрезали корневые сегменты длиной 8–10 мм и поместили их в держатель из плексигласа. Затем они поместили держатель в камеру объемом 4 мл, содержащую необходимый раствор. Они дали около 50 минут, чтобы эта настройка достигла равновесия, а затем провели измерения. С помощью такой техники они измерили чистые потоки ионов.

Изучение реакции растений на засоление может помочь нам выделить растения, которые демонстрируют лучшую реакцию, то есть растения, которые оказывают наименьшее негативное влияние на их приспособленность при воздействии засоления. Это может открыть возможность посадки их в почву, в которой другие растения не могут выжить.

использованная литература