Молекулярный щит: как чайные растения борются с засухой через фосфорилирование белков
Засуха наносит значительный ущерб сельскому хозяйству, приводя к существенным потерям урожая. Чайные растения, известные высоким содержанием флавоноидов, которые определяют качество и пользу чая, особенно уязвимы. В условиях засухи производство этих ценных соединений снижается, что ухудшает качество чая.
Исследователи из Аньхойского аграрного университета опубликовали исследование 5 мая 2024 года в журнале Horticulture Research. В работе изучается фосфорилирование белка с WD40-повторами (CsWD40) и его роль в регуляции биосинтеза флавоноидов у чайных растений в условиях засухи.
Исследование показало, что засуха повышает экспрессию митоген-активируемой протеинкиназы CsMPK4a в листьях чая. CsMPK4a взаимодействует с белком CsWD40, фосфорилируя его в определённых сайтах (Ser-216, Thr-221 и Ser-253). Это фосфорилирование нарушает взаимодействие CsWD40 с ключевыми факторами транскрипции, ответственными за биосинтез флавоноидов, что приводит к снижению их производства.
Эксперименты с введением нефосфорилированного (CsWD403A) и фосфорилированного (CsWD403D) вариантов CsWD40 в растения Arabidopsis подтвердили этот механизм регуляции. Вариант CsWD403A усиливал производство флавоноидов, а CsWD403D — значительно снижал.
Кратковременная сверхэкспрессия этих вариантов в листьях чая в условиях стресса дала аналогичные результаты. Это указывает, что фосфорилирование CsWD40 играет ключевую роль в модуляции биосинтеза флавоноидов.
Как заявил один из авторов работы, доктор Липин Гао: «Наши результаты раскрывают критический регуляторный механизм, влияющий на биосинтез флавоноидов у чайных растений в условиях засухи. Понимание этого пути открывает новые возможности для селекции засухоустойчивых сортов чая с оптимизированным содержанием флавоноидов».
Открытие сайтов фосфорилирования на CsWD40 предоставляет потенциальные мишени для генного редактирования с целью создания чайных сортов с повышенной засухоустойчивостью и стабильным производством флавоноидов.