Реакция Arabidopsis thaliana на засоление - Википедия - Arabidopsis thaliana responses to salinity

Как модельный организм Arabidopsis thaliana ответ на соленость изучается, чтобы помочь понять другие, более экономически важные культуры.

Высокая концентрация соль в почве отрицательно влияет на растения. Например, это снижает урожайность сельскохозяйственных культур на 7% земель.[1] С другой стороны, некоторые растения демонстрируют адаптацию к изменениям засоленности почвы, поскольку воздействие соли на растения запускает определенные механизмы для клеток. осмотический регулирования и вызывает изменения в поведении этого растения при получении и потере воды.[1] Одним из таких растений является модельное растение. Arabidopsis thaliana, член семьи Brassicaceae. Arabidopsis thaliana является родным для Евразия и был завезен в некоторые части Северной Америки.[2] Растет на каменистой, песчаной и нарушенной местности.[2] Во многих исследованиях было обнаружено, что Arabidopsis thaliana показал повышенный Na+ и H+ вытеснение из их клеток после воздействия высокой солености.[3] Часть Арабидопсис'Диапазон мог включать почву с высоким содержанием соли, и растение начало приспосабливаться к этому.

При сильном воздействии соли, Арабидопсис испытывает отрицательный градиент осмотического давления между солевым раствором и его ксилема,[4] и он поглощает Na+ через Na+ проницаемые транспортеры.[5] Затем растение снижает влияние высокого содержания Na + за счет улучшения оттока Na + из клеток через Путь SOS[3]Два разных пути в пути SOS могут активироваться SOS1, молекула, вызывающая отток натрия. Один путь - это SOS2 -SOS3, другой Путь PLD.[6] Это показано на рисунке 1. Путь SOS2-SOS3:

  1. После воздействия высокого уровня натрия кальций уровень повышается в цитозоль. SOS3 может обнаруживать повышенный уровень кальция, делая кальций-связывающий белок, белок, который определяет высокий уровень кальция в цитозоле и связывается с ним.[3]
  2. Белки SOS3 взаимодействуют с белком киназы, затем получить фосфорилированный,[7] который создает комплекс SOS2-SOS3, связанный с кальцием, а затем активирует SOS2[8]
  3. Активация SOS2 подталкивает его к плазматическая мембрана, затем активирует SOS1. Наконец, это вызывает экструзию любого дополнительного натрия наружу через Na+/ЧАС+ антипортер который находится рядом с SOS1.[9]
  4. Комплекс SOS2-SOS3 необходим для генерации полного ответа SOS1. Но у мутантов, у которых отсутствует SOS2-SOS3, натрий может напрямую регулировать SOS1.[10]

(PLD) путь

Высокая соленость увеличивает активность фермента PLD1, что вызывает накопление фосфатидная кислота.[3]PA активирует МПК6, протеинкиназа, регулирующая эффективность трансляции в условиях высокой солености.[3]Затем MPK6 фосфорилирует SOS1[6] и снова вызывает отток натрия.

Один из экспериментов, предусматривающий использование предыдущего пути Арабидопсис саженцы, выращенные внутри X-gal посуда.[11] Исследователи использовали растения в возрасте 6–8 дней. В Техника MIFE был использован для оценки величин потоков Na+, К+, а H+.[10] В ходе эксперимента были отрезаны корневые сегменты длиной 8–10 мм и помещены в держатель из плексигласа.[12] Затем они поместили держатель в камеру объемом 4 мл, содержащую необходимый раствор.[12] 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.

Рекомендации

  1. ^ а б Hasegawa, Paul M .; Bressan, Ray A .; Чжу, Цзянь-Кан; Бонерт, Ханс Дж. (2000). «Клеточные и молекулярные реакции растений на высокую соленость». Ежегодный обзор физиологии растений и молекулярной биологии растений. 51: 463–499. Дои:10.1146 / annurev.arplant.51.1.463. PMID  15012199.
  2. ^ а б "О Arabidopsis thaliana". unPAK. Получено 2018-05-14.
  3. ^ а б c d е Цзи, Хунтао (март 2013 г.). «Путь чрезмерной чувствительности к соли (SOS): устоявшиеся и новые роли». Молекулярный завод. 6 (2): 275–286. Дои:10.1093 / mp / sst017. PMID  23355543.
  4. ^ Boursiac, Y .; Chen, S .; Луу, Д. Т .; Sorieul, M .; Van Den Dries, N .; Морел, К. (2005). «Раннее влияние засоления на водный транспорт в корнях Arabidopsis. Молекулярные и клеточные особенности экспрессии аквапорина». Физиология растений. 139 (2): 790–805. Дои:10.1104 / стр. 105.065029. ЧВК  1255996. PMID  16183846.
  5. ^ Тестер, М. (2003). «Толерантность Na + и транспорт Na + в высших растениях». Анналы ботаники. 91 (5): 503–527. Дои:10.1093 / aob / mcg058. ЧВК  4242248.
  6. ^ а б Ю, Лицзюань; Не, Цзяньнин; Цао, Чуньян; Джин, Яканг; Ян, Мин; Ван, Фучжэн; Лю, Цзи; Сяо, Юнь; Лян, Юнхэн; Чжан, Вэньхуа (2010). «Фосфатидная кислота опосредует реакцию на солевой стресс, регулируя MPK6 у Arabidopsis thaliana». Новый Фитолог. 188 (3): 762–773. Дои:10.1111 / j.1469-8137.2010.03422.x. PMID  20796215.
  7. ^ Du, W .; Lin, H .; Chen, S .; Wu, Y .; Zhang, J .; Fuglsang, A.T .; Palmgren, M. G .; Wu, W .; Го, Ю. (2011). «Фосфорилирование SOS3-подобных кальций-связывающих белков с помощью их взаимодействующих SOS2-подобных протеинкиназ является общим регуляторным механизмом у Arabidopsis». Физиология растений. 156 (4): 2235–2243. Дои:10.1104 / стр.111.173377. ЧВК  3149935. PMID  21685179.
  8. ^ Лю Дж. (1998). «Гомолог датчика кальция, необходимый для толерантности растений к соли». Наука. 280 (5371): 1943–1945. Дои:10.1126 / science.280.5371.1943.
  9. ^ Ши, H .; Ishitani, M .; Kim, C .; Чжу, Ж.-К. (2000). «Ген солеустойчивости Arabidopsis thaliana SOS1 кодирует предполагаемый антипортер Na + / H +». Труды Национальной академии наук. 97 (12): 6896–6901. Дои:10.1073 / pnas.120170197. ЧВК  18772. PMID  10823923.
  10. ^ а б Шабала, Лана; Cuin, Tracey A .; Newman, Ian A .; Шабала, Сергей (2005). «Модели потока ионов, индуцированных засолением из вырезанных корней sos мутантов Arabidopsis». Planta. 222 (6): 1041–1050. Дои:10.1007 / s00425-005-0074-2. PMID  16079998.
  11. ^ Демидчик, В .; Тестер, М. (2002). «Потоки натрия через неселективные катионные каналы в плазматической мембране протопластов из корней Arabidopsis». Физиология растений. 128 (2): 379–387. Дои:10.1104 / стр.010524. ЧВК  148901. PMID  11842142.
  12. ^ а б Бабурина, О. (2000). «Влияние внезапного солевого стресса на потоки ионов в суспензионных клетках интактной пшеницы». Анналы ботаники. 85 (6): 759–767. Дои:10.1006 / anbo.2000.1136.