Реакция Arabidopsis thaliana на засоление

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

Высокая концентрация соли в почве оказывает негативное воздействие 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 для клеточной осмотической регуляции и вызывает изменения в поведении этого растения 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 части Северной Америки. Растет на каменистой, песчаной и нарушенной местности. Во многих исследованиях было обнаружено, что Arabidopsis thaliana продемонстрировали усиленную экструзию Na и H из клеток после воздействия высокой солености. Часть ареала арабидопсиса могла включать почвы с высоким содержанием соли, и растение начало адаптироваться к этому.

При сильном воздействии соли Arabidopsis 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 за счет активации двух разных путей в пути SOS, молекулы, которая вызывает отток натрия. Один путь - это -, другой -. Это показано на рисунке 1. Путь SOS2-SOS3:

1. После воздействия высокого уровня натрия уровень кальция повышается в цитозоле. SOS3 может обнаруживать повышенный уровень кальция, создавая кальций-связывающий белок, белок, который определяет высокий уровень кальция в цитозоле и связывается с ним.
2. Белки SOS3 взаимодействуют с протеин киназами, затем получить фосфорилированный, который создает комплекс SOS2-SOS3, связанный с кальцием, затем активирует SOS2
3. Активация SOS2 толкает его к плазматической мембране, затем активирует SOS1. Наконец, это вызывает экструзию любого дополнительного натрия наружу через Na / H антипортер, 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.

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

В одном из экспериментов, описывающих предыдущий путь, использовались проростки арабидопсиса, выращенные внутри. Исследователи использовали растения в возрасте 6–8 дней. Он использовался для оценки величин потоков Na, K и H. Эксперимент включал вырезание сегментов корня длиной 8–10 мм и размещение их в держателе 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 наилучшую реакцию, то есть растения, которые оказывают наименьшее отрицательное влияние на их приспособленность при воздействии засоления. Это может открыть возможность посадки их в почвы, в которых другие растения не могут выжить.