Растения используют разные функции кумаринов в зависимости от кислотности почвы

Растения используют две основные стратегии для получения железа (Fe) из почвы. Выбор стратегии зависит от ботанической классификации растения.

• Стратегия I (незлаковые растения, например, рапс и Arabidopsis thaliana): включает восстановление трехвалентного железа (Fe³⁺) до двухвалентного (Fe²⁺) перед поглощением корнями.
• Стратегия II (злаки, семейство Poaceae): основана на секреции хелатирующих соединений для поглощения Fe³⁺ без стадии восстановления.

Некоторые растения стратегии I при дефиците железа выделяют через корни метаболиты, в том числе кумарины. Физиологическая роль этих кумаринов до конца не была ясна.

Исследователи из IPK показали, что основная функция двух выделяемых кумаринов существенно зависит от внешнего pH:

• В слабокислых условиях растения синтезируют преимущественно сидеретин. Он работает совместно с мембраносвязанным ферментом FERRIC REDUCTION OXIDASE 2 (FRO2), поддерживая восстановление Fe³⁺ и эффективное поглощение Fe²⁺ корнями.
• В щелочных условиях биосинтез смещается в сторону фраксетина (этот ответ зависит от транскрипционного фактора MYB72). При высоком pH сидеретин теряет способность и восстанавливать, и растворять Fe³⁺, тогда как фраксетин сохраняет высокую способность к мобилизации (растворению) Fe³⁺. Таким образом, его главная функция — обеспечение растворимых хелатов Fe(III) для последующего восстановления с помощью FRO2.

"Наше исследование показывает, что, регулируя биосинтез кумаринов, растения задействуют специфические функции в зависимости от преобладающего pH почвы", — объясняет доктор Рикардо Гиль.

Работа раскрывает механизмы тонкой среды-зависимой регуляции биосинтеза метаболитов и помогает понять, как растения адаптируются к разной кислотности почвы. Эти результаты открывают новые возможности для целенаправленного повышения продуктивности и устойчивости растений в различных почвенных условиях.

Исследование опубликовано в журнале The Plant Cell.