Системин е добре известен растителен пептид, който привлече значително внимание в областта на растителната биология. Като водещ доставчик на Systemin, аз съм развълнуван да се задълбоча в ролята на Systemin при покълването на семената на растенията.
1. Въведение в Systemin
Системин е малък пептид от 18 аминокиселини, открит за първи път в доматени растения. Той действа като системен сигнал в растенията, играейки решаваща роля в защитния отговор на растенията срещу тревопасни животни и патогени. Когато растението е повредено, Systemin се освобождава, което след това задейства серия от биохимични реакции, които водят до производството на протеазни инхибитори. Тези инхибитори могат да попречат на храносмилането на тревопасните животни, като по този начин защитават растението. Въпреки това, скорошни изследвания също хвърлиха светлина върху потенциалните му роли в други физиологични процеси, включително покълването на семената.
2. Системин и покълване на семена: Общ преглед
Покълването на семената е сложен процес, който включва активиране на различни метаболитни пътища и физиологични промени. Влияе се от различни вътрешни и външни фактори. Установено е, че Systemin оказва влияние върху този процес чрез множество механизми.
2.1 Хормонални взаимодействия
Един от ключовите начини, по които Systemin влияе върху покълването на семената, е чрез взаимодействието му с растителните хормони. Абсцизовата киселина (ABA) и гиберелините (GA) са два важни хормона, които играят противоположни роли при покълването на семената. ABA обикновено инхибира покълването, докато GA го насърчава. Доказано е, че Systemin модулира баланса между тези два хормона.
В някои проучвания е установено, че Systemin може да намали нивата на ABA в семената. ABA действа като хормон, предизвикващ латентност, и като намалява концентрацията си, Systemin може да прекъсне латентността на семената и да инициира процеса на покълване. От друга страна, Systemin може също така да подобри синтеза или активността на GA. GA е отговорен за насърчаване на разграждането на съхраняваните хранителни вещества в семената, като нишесте, в прости захари, които могат да бъдат използвани от покълналия ембрион за енергия. Например, GA активира производството на амилаза, ензим, който хидролизира нишестето. Systemin - медиирано повишаване на активността на GA може по този начин да ускори мобилизирането на съхранените резерви, улеснявайки покълването на семената.
2.2 Сигнални пътища
Systemin активира сложна сигнална мрежа в растенията. Той се свързва със специфични рецептори на клетъчната мембрана, което след това инициира каскада от събития на фосфорилиране. Тези сигнални пътища водят до активиране на транскрипционни фактори, които регулират експресията на гени, участващи в покълването на семената.
Някои от гените, регулирани от сигнализиране, медиирано от Systemin, са свързани с отговора на стреса и метаболитните процеси. Например, гените, кодиращи антиоксидантни ензими, често са регулирани нагоре. По време на покълването семената са изложени на различни стресове, като например оксидативен стрес. Антиоксидантните ензими помагат за премахване на реактивни кислородни видове (ROS), които могат да увредят клетъчните компоненти. Чрез засилване на експресията на тези гени, Systemin може да защити покълващите семена от стрес и да осигури успешно покълване.
3. Въздействие върху пропускливостта на обвивката на семената
Обвивката на семето играе решаваща роля в защитата на ембриона и регулирането на обмена на вода и газ. Systemin може да повлияе на пропускливостта на обвивката на семената. Може да предизвика производството на ензими, които разграждат компонентите на обвивката на семената, като пектин и целулоза.
Когато обвивката на семената стане по-пропусклива, водата може да навлезе по-лесно в семето. Поемането на вода е критична първа стъпка в покълването на семената, тъй като активира метаболитните процеси в ембриона. Освен това повишеният газообмен позволява поглъщането на кислород, който е необходим за дишането. Дишането осигурява енергията, необходима за клетъчното делене и растеж по време на покълването.
4. Роля в микробните взаимодействия
Семената често се свързват с различни микроорганизми, някои от които могат да имат положителен или отрицателен ефект върху покълването. Systemin може да повлияе на взаимодействието между семената и тези микроорганизми.
От една страна, Systemin може да индуцира производството на антимикробни съединения в семената. Тези съединения могат да защитят покълващите семена от патогенни микроорганизми, които иначе биха могли да увредят ембриона и да предотвратят покълването. От друга страна, Systemin може също да насърчи растежа на полезни микроорганизми. Някои полезни бактерии и гъби могат да помогнат за усвояването на хранителни вещества, да произведат вещества, стимулиращи растежа, или да повишат устойчивостта на растението към стрес. Чрез модулиране на микробната общност около семето, Systemin може да създаде по-благоприятна среда за покълване.
5. Сравнение с други пептиди
В света на растителните пептиди Systemin не е единственият с потенциална роля в покълването на семената. например,(Gly14) - Humanin (човешки)е пептид, който е изследван в контекста на клетъчното оцеляване и реакцията на стрес при хора. При растенията, въпреки че точната му роля в покълването на семената не е толкова добре установена, колкото Systemin, има някои спекулации, че той може също да има въздействие върху клетъчните процеси, свързани с покълването чрез своите антиоксидантни и антиапоптотични свойства.
Уречистахикинин IIе друг пептид. Въпреки че по-често се свързва с нервната система на определени безгръбначни, изследванията започват да изследват възможните му роли в растенията. Той може да взаимодейства със сигналните пътища на растенията и потенциално да повлияе на покълването на семената, въпреки че са необходими повече изследвания, за да се потвърди това.
Вещество P (5 - 11)/Хепта - Вещество Pе добре познат невропептид при животни. В растенията той може да има някакъв кръстосан разговор с растителните сигнални молекули и да повлияе на физиологичните процеси, включително покълването на семената. Въпреки това, връзката между субстанция P и покълването на семената на растенията е все още в ранните етапи на изследване.
6. Практически приложения
Като доставчик на Systemin, разбирането на ролите на Systemin при покълването на семената има важни практически последици. Фермерите и градинарите могат да използват продукти на базата на Systemin, за да подобрят степента на покълване на семената.
В селскостопански условия ниските нива на покълване могат да доведат до лоши добиви. Чрез прилагане на Systemin върху семената преди сеитба е възможно да се увеличи процента на семената, които успешно покълват. Това може да доведе до по-равномерни насаждения и в крайна сметка до по-високи добиви.
В градинарството Systemin може да се използва за размножаване на декоративни растения. Много семена от декоративни растения имат ниска степен на покълване поради латентност или други фактори. Третирането със Systemin може да помогне за преодоляване на тези проблеми и да осигури по-висок процент на успех при размножаването на растенията.
7. Заключение и призив за действие
В заключение, Systemin играе многостранна роля в покълването на семената на растенията. Повлиява хормоналния баланс, активира сигналните пътища, модулира пропускливостта на обвивката на семената и влияе върху микробните взаимодействия. Тези функции го правят ценен инструмент за подобряване на степента на покълване на семената както в земеделието, така и в градинарството.
Ако се интересувате да проучите предимствата на Systemin за вашите нужди от покълване на семена, ние ви каним да участвате в дискусия за доставка. Нашият екип от експерти е готов да ви предостави подробна информация за нашите продукти Systemin и как те могат да бъдат пригодени към вашите специфични изисквания. Свържете се с нас, за да започнете разговора и да се възползвате от най-новите научни изследвания в растителната биология.
Референции
- Farmer, EE, & Ryan, CA (1992). Олигозахарини, брасиностероиди и жасмонати: нетрадиционни регулатори на растежа, развитието и генната експресия на растенията. Наука, 258 (5086), 1317 - 1322.
- Koornneef, M., & Karssen, CM (1994). Генетичната регулация на латентността и покълването на семената в Arabidopsis thaliana. Физиология на растенията, 105 (4), 1491 - 1495.
- Райън, Калифорния (2000). Системният сигнален път: диференциално активиране на растителни защитни гени. Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Молекулярни клетъчни изследвания, 1477 (1 - 2), 112 - 121.