Reakce Arabidopsis thaliana na slanost - Arabidopsis thaliana responses to salinity
Jako modelový organismus je studována reakce Arabidopsis thaliana na salinitu, aby pomohla porozumět dalším ekonomicky důležitějším plodinám.
Vysoká koncentrace soli v půdě má negativní vliv na rostliny. Například snižuje výnos, který plodiny mohou produkovat na 7% půdy. Na druhé straně některé rostliny vykazují přizpůsobení změnám slanosti půdy v tom, že expozice soli rostlině zahajuje určité mechanismy osmotické regulace buněk a způsobuje změny v chování této rostliny k získávání a ztrátě vody. Jednou z takových rostlin je modelová rostlina Arabidopsis thaliana , člen čeledi Brassicaceae . Arabidopsis thaliana pochází z Eurasie a byla představena v některých částech Severní Ameriky. Roste ve skalnatých, písčitých a narušených terénech. V mnoha studiích bylo zjištěno, že Arabidopsis thaliana vykazovala zvýšenou extruzi Na + a H + ze svých buněk po vystavení vysoké salinitě. Část rozsahu Arabidopsis mohla zahrnovat půdu s vysokou slaností a rostlina se tomu začala přizpůsobovat.
Při vysoké expozici soli zažívá Arabidopsis negativní osmotický tlakový gradient mezi slaným roztokem a jeho xylemem a absorbuje Na + prostřednictvím Na + propustných transportérů. Rostlina poté sníží dopad vysokého množství Na+ zlepšením odtoku Na+ ze svých buněk cestou SOS. Dvě různé cesty v dráze SOS mohou aktivovat SOS1 , molekulu, která způsobuje odtok sodíku. Jedna cesta je SOS2 - SOS3 , druhá cesta PLD . To je znázorněno na obrázku 1. Cesta SOS2-SOS3:
- Po vystavení vysoké hladině sodíku se hladina vápníku v cytosolu zvyšuje . SOS3 může detekovat zvýšený vápník vytvořením proteinu vázajícího vápník, což je protein , který detekuje vysokou hladinu vápníku v cytosolu a váže se na něj.
- SOS3 proteiny interagují s proteinovými kinázami , pak si fosforylován , který vytváří komplex SOS2-SOS3 připojen k vápníku, pak aktivuje SOS2
- Aktivace SOS2 ji tlačí na plazmatickou membránu a poté aktivuje SOS1. Nakonec to způsobí extruzi jakéhokoli dalšího sodíku ven ven pomocí Na + /H + antiporteru, který je blízko SOS1.
- Komplex SOS2-SOS3 je nezbytný pro generování plné odezvy SOS1. Ale v mutantech chybí SOS2-SOS3, sodík může přímo regulovat SOS1.
(PLD) cesta
Vysoká salinita zvyšuje aktivitu enzymu PLD1 , který způsobuje akumulaci kyseliny fosfatidové . PA aktivuje MPK6 , proteinovou kinázu regulující účinnost translace v podmínkách vysoké salinity. Poté MPK6 fosforyluje SOS1 a opět způsobí odtok sodíku.
Jeden z experimentů poskytujících předchozí cestu použil sazenice Arabidopsis pěstované uvnitř misek X-gal . Výzkumníci použili rostliny staré 6–8 dní. K posouzení velikostí toků Na + , K + a H + byla použita technika MIFE . Experiment zahrnoval řezání 8–10 mm dlouhých kořenových segmentů a jejich umístění do držáku Perspex. Poté vložili držák do 4 ml komory obsahující požadovaný roztok. Dali asi 50 minut, aby toto nastavení dosáhlo rovnováhy, a poté provedli měření. Prostřednictvím takové techniky měřili čisté iontové toky.
Pohled na reakce rostlin na slanost by nám mohl pomoci odlišit rostliny, které vykazují nejlepší reakce, tj. Rostliny, které vykazují nejméně negativní dopady na jejich kondici při expozici slanosti. To by mohlo otevřít možnost jejich výsadby do půd, ve kterých jiné rostliny nemohou přežít.