خشکیمسیرهای سیگنالینگ گیاهی

نقش پروتئین فسفاتازها در بالا بودن نرخ تعرق

گیاه Striga hermonthica گیاهی انگل است که به محصولات کشاورزی آسیب می‌زند. محققین ژاپنی توانسته‌ اند پروتئین فسفاتازی را کشف کنند که عامل حفظ نرخ بالای تعرق در این گیاه است. استریگا به کمک نرخ بالای تعرق می‌تواند آب و عناصر غذایی را به طور موفقیت آمیزی از میزبانش جذب کند.


گیاه Striga hermonthica از جمله گیاهان انگلی است که غالباً در آفریقا گسترش دارد. این گیاه با فرو بردن اندام مکنده در ریشه گیاهانی مانند سورگوم، ارزن و برنج، آب و عناصر غذایی را از میزبانش دریافت می‌کند. خسارتی که توسط این انگل به محصولات کشاورزی آفریقا وارد می‌شود حدود 9 میلیارد دلار در سال برآورد شده است.

در شرایط خشکی، گیاهان با کنترل تعرق تلاش می‌کنند تا از هدر رفتن آب جلوگیری کنند؛ اما استریگا تعرق خود را در سطح بالایی نگه می‌دارد. این بدین معناست که این گیاه می‌تواند به‌طور مؤثری آب و عناصر غذایی را از میزبانش بدزدد. با این حال مکانیسمی که استریگا از طریق آن روزنه‌هایش را باز نگه می‌دارد تا به امروز به خوبی شناخته نشده است.

هورمون آبسیزیک‌ اسید (ABA) در شرایط خشکی منجر به القای بسته شدن روزنه‌ها می‌شود. تیم تحقیقاتی دریافتند که برگ‌های استریگا حاوی مقادیر بالایی از ABA است و حضور ABA خارجی نیز نمی‌تواند بسته شدن روزنه‌ها را تحریک کرده و نرخ تعرق را کاهش دهد. در نهایت تیم تحقیقاتی اینگونه نتیجه‌گیری کردند که علت بالا بودن تعرق استریگا، عدم حساسیت آن به ABA است.

میزان هورمون ABA در حین خشکی افزایش یافته و به گیرنده‌ ای به نام PYL متصل می‌شود. کمپلکس حاصل سپس به پروتئین فسفاتازی به نام PP2C متصل می‌شود که نقش تنظیمی منفی در مسیر سیگنالینگ ABA دارد. در نهایت عمل بازدارندگی این فسفاتاز منجر به بسته شدن روزنه‌ها می‌شود.

بخوانید  تولید گوجه‏‌فرنگی با آب کمتر و کیفیت مطلوب

این محققین ژن‌های مربوطه را در استریگا جداسازی کرده و عملکرد آن‌ها را مورد بررسی قرار دادند. آن‌ها ژن ShPP2C1 را شناسایی کرده و دریافتند که پروتئین حاصل، مسیر سیگنالینگ ABA را مسدود می‌کند زیرا توسط گیرنده PYL کنترل نمی‌شود. پروتئین ShPP2C1 دارای جهش‌های مشخصی در توالی اسیدهای آمینه خودش است. زمانی که تیم تحقیقاتی پنج اسیدآمینه این پروتئین را در آرابیدوپسیس تغییر دادند مشاهده کردند که میزان پاسخ به ABA کاهش یافت. این امر منجر شد نرخ تعرق آرابیدوپسیس تحت شرایط خشکی در حد بالایی باقی بماند.

پروفسور Yukihiro Sugimoto در مورد نتایج کارشان می‌گوید: “نتایج ما نشان می‌دهند که جهش در اسیدهای آمینه PP2C در استریگا، با تغییر ویژگی‌های پروتئین، منجر به کاهش حساسیت آن نسبت به ABA و بالا نگه‌داشتن نرخ تعرق حتی در شرایط تنش خشکی شده است.”

نتایج این پژوهش نشان می‌دهد پروتئین ShPP2C1 می‌تواند به عنوان هدفی برای مقابله با این گیاه انگل استفاده شود. پروفسور Sugimoto می‌گوید: “اگر بتوانیم جلوی فعالیت ShPP2C1 را بگیریم، می‌توانیم پاسخ به ABA را فعال کرده و توانایی جذب آب و عناصر غذایی این گیاه را محدود کنیم. امیدواریم که با پیشروی و شناخت هر چه بهتر ساختار ShPP2C1 بتوانیم موادی را تولید کنیم که جلوی فعالیت آن را بگیرند.”

توسط
phys.org
منبع
Nature
برچسب‌ها
نمایش بیشتر

نریمان زینلی

دانشجوی دکترای ژنتیک و به‌نژادی گیاهی دانشگاه تهران هستم و نزدیک به یک ساله که در مجموعه زیست‌فن فعالیت می‌کنم. موضوعات مورد علاقه‌م "تکامل" و "ژنتیک" هستن و تا جای ممکن سعی می‌کنم روی این مباحث کار کنم.

نوشته‌های مشابه

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

چهـارده + = بیـست دو

دکمه بازگشت به بالا
بستن