Arabidopsis thaliana reaguje na zasolenie

Jako organizm modelowy badana jest reakcja Arabidopsis thaliana na zasolenie , aby pomóc w zrozumieniu innych, ważniejszych gospodarczo upraw.

Wysokie stężenie soli w glebie ma negatywny wpływ na rośliny. Na przykład zmniejsza plony, które rośliny uprawne mogą wytworzyć na 7% gruntów. Z drugiej strony, niektóre rośliny wykazują przystosowanie do zmian zasolenia gleby, ponieważ ekspozycja rośliny na sól inicjuje pewne mechanizmy regulacji osmotycznej komórek i powoduje zmiany w zachowaniu tej rośliny w zakresie pozyskiwania i utraty wody. Jedną z takich roślin jest roślina modelowa Arabidopsis thaliana , należąca do rodziny Brassicaceae . Arabidopsis thaliana pochodzi z Eurazji i został wprowadzony do niektórych części Ameryki Północnej. Rośnie na terenach skalistych, piaszczystych i niespokojnych. W wielu badaniach stwierdzono, że Arabidopsis thaliana wykazywał zwiększoną ekstruzję Na ⁺ i H ⁺ z ich komórek po ekspozycji na wysokie zasolenie. Część Arabidopsis mogła obejmować glebę o wysokim zasoleniu i roślina zaczęła się do tego przystosowywać.

Przy dużej ekspozycji na sól Arabidopsis doświadcza ujemnego gradientu ciśnienia osmotycznego między słonym roztworem a jego ksylemem i absorbuje Na ⁺ poprzez przepuszczalne transportery Na ^{+ .} Następnie roślina zmniejsza wpływ dużej ilości Na+ poprzez poprawę wypływu Na+ z komórek poprzez szlak SOS. Dwie różne ścieżki w szlaku SOS mogą aktywować SOS1, cząsteczkę, która powoduje wypływ sodu. Jedna ścieżka to SOS2-SOS3, druga to ścieżka PLD. Pokazano to na rysunku 1. Ścieżka SOS2-SOS3:

1. Po ekspozycji na wysoki poziom sodu, poziom wapnia w cytosolu wzrasta . SOS3 może wykryć podwyższony poziom wapnia, wytwarzając białko wiążące wapń , białko, które wykrywa wysoki poziom wapnia w cytozolu i wiąże się z nim.
2. Białka SOS3 wchodzą w interakcje z kinazami białkowymi , następnie ulegają fosforylacji , która tworzy kompleks SOS2-SOS3 przyłączony do wapnia, a następnie aktywuje SOS2
3. Aktywacja SOS2 popycha go do błony komórkowej , a następnie aktywuje SOS1. W końcu powoduje to ekstruzję dodatkowego sodu na zewnątrz przez antyporter Na ⁺ /H ⁺ , który jest bliski SOS1.
4. Kompleks SOS2-SOS3 jest niezbędny do wygenerowania pełnej odpowiedzi SOS1. Ale u mutantów, którym brakuje SOS2-SOS3, sód może bezpośrednio regulować SOS1.

(PLD) ścieżka

Wysokie zasolenie zwiększa aktywność enzymu PLD1 , który powoduje akumulację kwasu fosfatydowego . PA aktywuje MPK6, kinazę białkową regulującą wydajność translacji w warunkach dużego zasolenia. Następnie MPK6 fosforyluje SOS1 i ponownie powoduje wypływ sodu.

W jednym z eksperymentów dostarczających poprzednią ścieżkę wykorzystano sadzonki Arabidopsis hodowane w szalkach X-gal. Badacze wykorzystali rośliny w wieku 6–8 dni. Do oceny wielkości strumieni Na ⁺ , K ⁺ i H ^{+ zastosowano technikę MIFE} . Eksperyment polegał na wycięciu segmentów korzeniowych o długości 8–10 mm i umieszczeniu ich w uchwycie z pleksiglasu. Następnie umieszczają uchwyt w komorze o pojemności 4 ml zawierającej wymagany roztwór. Dali około 50 minut, aby to ustawienie osiągnęło równowagę, a następnie wykonali pomiary. Dzięki takiej technice zmierzyli strumienie jonów netto.

Przyjrzenie się reakcjom roślin na zasolenie może pomóc nam rozróżnić rośliny, które wykazują najlepsze reakcje, czyli rośliny, które wykazują najmniejszy negatywny wpływ na ich kondycję po ekspozycji na zasolenie. Może to otworzyć możliwość sadzenia ich na glebach, w których inne rośliny nie mogą przetrwać.