Фосфорилирование: молекулярный ключ к засухоустойчивости березы

Засуха — серьезный вызов для растений, влияющий на их рост и продуктивность. Транскрипционные факторы, в частности белки NAC, играют ключевую роль в ответах на абиотический стресс. Однако механизмы, с помощью которых белки NAC обеспечивают устойчивость к засухе, до конца не изучены.

Команда из Северо-Восточного лесного университета опубликовала исследование в журнале Horticulture Research 28 февраля 2024 года, посвященное роли фосфорилирования в засухоустойчивости березы.

Ключевые результаты:

• Исследование сфокусировано на транскрипционном факторе BpNAC90. Показано, что его фосфорилирование по серину 205 усиливает устойчивость к засухе, улучшая активацию стресс-чувствительных генов.
• BpNAC90 связывается с конкретными мотивами ДНК (Eomes2, ABRE, Tgif2), чтобы активировать гены, участвующие в устойчивости к засухе.
• Сверхэкспрессия BpNAC90 у березы привела к:
  • Повышению содержания пролина.
  • Усилению активности супероксиддисмутазы (SOD) и пероксидазы (POD).
  • Снижению уровня активных форм кислорода (ROS).
• Линии с нокаутом гена показали сниженную устойчивость к засухе.
• Ключевое открытие: фосфорилирование BpNAC90 по Ser-205 осуществляет протеинкиназа BpSRK2A в условиях засухи. Это фосфорилирование усиливает сродство BpNAC90 к ДНК и его способность активировать гены-мишени.
• Мутантная форма BpNAC90 (S205A), которая не может фосфорилироваться, показала сниженную, но не полностью утраченную устойчивость к засухе.

Вывод и значение:

Исследование делает вывод, что фосфорилирование BpNAC90 необходимо для его роли в обеспечении засухоустойчивости через регуляцию биосинтеза пролина и системы удаления ROS.

Как отметил один из авторов, доктор Юйчэн Ван: «Наше открытие раскрывает важный аспект того, как березы реагируют на засуху на молекулярном уровне... Это может привести к созданию более засухоустойчивых сельскохозяйственных культур путем нацеливания на аналогичные механизмы у других видов растений».

По мнению авторов, это исследование закладывает основу для будущей работы по повышению устойчивости экономически важных растений к стрессам, что важно для устойчивого сельского хозяйства и продовольственной безопасности в условиях изменения климата.