Какви са взаимодействията между Systemin и растителните реактивни кислородни видове?
В сферата на растителната биология сложната мрежа от сигнални пътища и молекулярни взаимодействия продължава да очарова изследователите и играчите в индустрията. Като доставчик на Systemin, бях свидетел от първа ръка на нарастващия интерес към разбирането на сложната връзка между Systemin и растителните реактивни кислородни видове (ROS). В тази публикация в блога ще се задълбочим в детайлите на тези взаимодействия, изследвайки тяхното значение за защитата, растежа и развитието на растенията.
Systemin: Ключов играч в сигнализирането на растенията
Системин е добре известен растителен пептиден хормон, който играе решаваща роля в системния отговор на рани на доматените растения. Открит през 90-те години на миналия век, Systemin се извлича от по-голям прекурсорен протеин, prosystemin. Когато растението е наранено, например от тревопасни насекоми или механично увреждане, Systemin се освобождава в апопласта. След това се свързва със специфичен рецептор на повърхността на съседни клетки, задействайки каскада от сигнални събития.
Свързването на Systemin с неговия рецептор активира серия от вътреклетъчни сигнални пътища. Една от началните стъпки включва активиране на митоген - активирани протеин кинази (MAPKs). Тези кинази фосфорилират различни цели надолу по веригата, което води до транскрипционно активиране на гени, свързани със защитата. Гените, индуцирани от Systemin, често участват в производството на протеазни инхибитори, които могат да възпрат тревопасните животни, като пречат на тяхното храносмилане.
Реактивни кислородни видове в растенията
Реактивните кислородни видове са силно реактивни молекули, които включват супероксидни аниони (O₂⁻), водороден пероксид (H₂O₂) и хидроксилни радикали (·OH). В растенията ROS се произвеждат като странични продукти от нормални метаболитни процеси, като фотосинтеза и дишане. Въпреки това, тяхното производство може да бъде значително подобрено в отговор на различни биотични и абиотични стресове.
При нормални условия растенията имат добре развита антиоксидантна защитна система, за да поддържат баланса на нивата на ROS. Тази система включва ензими като супероксид дисмутаза (SOD), каталаза (CAT) и аскорбат пероксидаза (APX), както и неензимни антиоксиданти като аскорбинова киселина и глутатион. Когато растенията са изложени на стрес, производството на ROS може да надхвърли капацитета на антиоксидантната система, което води до оксидативен стрес.
Взаимодействия между Systemin и ROS
Производство на ROS, задействано от Systemin
Едно от най-значимите взаимодействия между Systemin и ROS е способността на Systemin да индуцира производството на ROS в растителните клетки. Когато Systemin се свърже със своя рецептор, той активира сигнална каскада, която в крайна сметка води до активиране на NADPH оксидазите. Тези ензими са отговорни за производството на супероксидни аниони в плазмената мембрана. След това супероксидните аниони бързо се превръщат във водороден пероксид от SOD.
Производството на ROS в отговор на Systemin е важна част от защитния механизъм на растението. ROS може директно да увреди мембраните и макромолекулите на нахлуващите патогени. Те могат също така да действат като сигнални молекули, задействайки активирането на гени, свързани със защитата надолу по веригата. Например, водородният пероксид може да дифундира през клетъчните мембрани и да активира транскрипционни фактори, които участват в експресията на гени, кодиращи протеазни инхибитори и други защитни протеини.
ROS - Медиирана регулация на системната сигнализация
От друга страна, ROS може също да регулира сигналния път на Systemin. Високите нива на ROS могат да причинят окислително увреждане на протеините и липидите в клетката, включително компонентите на сигналния път на Systemin. Например ROS може да окисли цистеиновите остатъци в протеините, което води до промени в тяхната структура и функция. Това може или да подобри, или да инхибира активността на протеините, участващи в сигнализирането на Systemin.
В някои случаи ROS може да действа като положителен регулатор на сигнализирането на Systemin. Например, ниските нива на водороден пероксид могат да подобрят фосфорилирането на MAPKs, които са ключови компоненти на сигналната каскада Systemin. Това може да доведе до по-силно активиране на гени, свързани със защитата. Въпреки това, прекомерното производство на ROS може също да има отрицателно въздействие върху сигнализирането на Systemin. Оксидативният стрес може да причини инактивиране на сигнални протеини, което води до нарушаване на защитния отговор.
Роля в системното сигнализиране
Взаимодействието между Systemin и ROS също е важно за системното сигнализиране в растенията. Когато едно растение е наранено, местното производство на Systemin и ROS може да предизвика системен отговор в неранените части на растението. ROS може да действа като мобилни сигнали, разпространявайки се през апопласта и симпласта към съседните клетки. Те могат също така да индуцират производството на други сигнални молекули, като жасмонова киселина, което може допълнително да усили системния защитен отговор.
Последици за здравето на растенията и селското стопанство
Разбирането на взаимодействията между Systemin и ROS има значителни последици за здравето на растенията и селското стопанство. Чрез манипулиране на сигналния път Systemin - ROS може да е възможно да се подобрят естествените защитни механизми на растението срещу вредители и болести. Например, екзогенното приложение на Systemin или активирането на Systemin сигнализиране може да се използва като стратегия за защита на културите от тревопасни животни.
Освен това, взаимодействието между Systemin и ROS може също да се използва за подобряване на толерантността на растенията към абиотичен стрес. Тъй като ROS участват както в биотични, така и в абиотични реакции на стрес, активирането на пътя Systemin - ROS може да помогне на растенията да се справят по-добре с предизвикателствата на околната среда като суша, соленост и екстремни температури.
Нашите продукти и тяхната уместност
Като доставчик на Systemin, ние се ангажираме да предоставяме висококачествени продукти за изследователски и селскостопански приложения. Нашите пептиди Systemin са внимателно синтезирани и пречистени, за да се гарантира тяхната биологична активност. В допълнение към Systemin, ние също предлагаме набор от свързани пептиди, които могат да се използват за изследване на сигналните пътища в растенията.
Например, ние доставямеПротеин киназа С (19 - 36), който може да се използва за изследване на ролята на протеин киназите в сигналната каскада на Systemin. НашитеSCPA пептидможе също да бъде от значение за изучаване на взаимодействията между Systemin и други сигнални молекули. ИВещество P (2 - 11)/Дека - Вещество Pможе да се използва като инструмент за разбиране на по-широкия контекст на пептидно медиираното сигнализиране в растенията.
Свържете се с нас за поръчки
Ако се интересувате от нашите продукти Systemin или някой от свързаните с тях пептиди, ние ви насърчаваме да се свържете с нас за доставка и допълнително обсъждане. Нашият екип от експерти е готов да ви помогне с вашите изследвания или земеделски нужди. Независимо дали сте растителен биолог, който иска да проучи основните механизми на сигнализирането на растенията, или фермер, търсещ иновативни решения за защита на културите, ние разполагаме с продуктите и знанията, които да ви подкрепят.
Референции
Bergey, DR, Pearce, G., & Ryan, CA (1999). Systemin активира сигнална каскада за рани в домати. Физиология на растенията, 119 (4), 1351 - 1357.
Митлер, Р. (2002). Оксидативен стрес, антиоксиданти и устойчивост на стрес. Тенденции в науката за растенията, 7 (9), 405 - 410.
Orozco – Cardenas, ML, Narváez – Vasquez, J., & Ryan, CA (2001). Водородният пероксид действа като втори пратеник за индуцирането на защитни гени в доматените растения в отговор на нараняване, системин и метил жасмонат. Растителна клетка, 13 (7), 1793 - 1805.