Расшифровка производства KODA для повышения устойчивости растений к стрессу

KODA (9-гидрокси-10-оксо-12(Z),15(Z)-октадекадиеновая кислота) — агрохимикат из класса растительных оксилипинов, который помогает растениям справляться со стрессами (физические повреждения, инфекции). Он естественно синтезируется многими растениями, но в крайне малых количествах. Исключение — ряска Lemna paucicostata.

Исследователи из Токийского технологического института (Tokyo Tech) создали новую растительную платформу для увеличения производства KODA с помощью биотехнологических инструментов.

Метод

В два модельных растения — Nicotiana benthamiana (родственник табака) и Arabidopsis thaliana (резуховидка Таля) — были введены два ключевых гена от ряски:

• 9-липоксигеназа (9-LOX)

• алленоксид-синтаза (AOS)

Результаты

• Экспрессия этих генов привела к увеличению выхода KODA в обоих видах.
• Обнаружены межвидовые различия в локализации KODA:
  • У N. benthamiana транзиентная экспрессия генов увеличила содержание KODA в листьях.
  • У A. thaliana для устойчивого биосинтеза KODA белки, кодируемые этими генами, должны были быть локализованы в пластидах, эндоплазматическом ретикулуме или липидных каплях.
• В обоих моделях инкубация сырых экстрактов листьев со временем дополнительно повышала производство KODA. По словам ведущего автора, д-ра Миэ Шимодзимы, это обеспечивает расщепление определенных липидов с высвобождением α-линоленовой кислоты — предшественника KODA.

Значение и перспективы

Повышенный физиологический уровень KODA может помочь в поддержании урожайности сельскохозяйственных культур в условиях стрессов. Разработанная система открывает возможности для исследований других оксилипинов и может быть адаптирована для массового производства разнообразных оксилипинов с целью включения в удобрения и пестициды.

Исследование опубликовано в Journal of Experimental Botany.