Myosin XI-1: ключевая молекулярная мишень для солеустойчивых культур

Засоление почвы — ключевой фактор абиотического стресса. Солевой стресс существенно ухудшает рост, развитие и продуктивность растений, значительно снижая урожайность сельскохозяйственных культур во всем мире. Он вызывает различные виды стресса в органах растений, включая накопление токсичных ионов, окислительный и осмотический стресс.

Высокий уровень ионов натрия (Na⁺) влияет на синтез белка, эффективность фотосинтеза, гомеостаз питательных веществ и активность ферментов, нанося долгосрочный ущерб растениям.

Поэтому крайне важно исследовать молекулярные механизмы, лежащие в основе солеустойчивости. Недавно ученые предположили, что миозин XI, моторный белок, который в основном способствует внутриклеточному транспорту и движению органелл в растительных клетках, участвует в ответах на абиотический стресс. Однако его конкретная роль в солеустойчивости остается малоизученной.

Исследователи из Университета Васэда — аспирант Высшей школы науки и техники Хайян Лю и профессор Факультета образования и комплексных искусств и наук Мотооки Томинага — обнаружили, что экспрессия трех членов семейства, AtXI-K, AtXI-2 и AtXI-1, известных как основные драйверы цитоплазматического течения, изменялась в условиях солевого стресса.

Среди них они обнаружили, что только мутант с потерей функции AtXI-1 проявлял более высокую солеустойчивость по сравнению с диким типом (WT). Их результаты были опубликованы в журнале Plant and Cell Physiology.

Команда обнаружила, что тройной мутант (3ko), а также одинарный мутант atxi-1 демонстрировали повышенную солеустойчивость. В то же время солеустойчивость линий atxi-k, atxi-2 и двойного мутанта (2ko) не отличалась существенно от таковой у растений Arabidopsis WT. Это наблюдение указывает на особую роль AtXI-1 в модуляции солеустойчивости.

Дальнейшие исследования показали, что растения atxi-1 накапливали меньшее количество Na⁺, сохраняя при этом более высокий уровень хлорофилла и пролина в условиях солевого стресса по сравнению с растениями WT. Однако линии 3ko демонстрировали низкую всхожесть семян при солевом стрессе, что указывает на стадие-специфичный механизм устойчивости.

Обобщая полученные данные, исследователи предполагают, что миозин XI-1 Arabidopsis существенно регулирует адаптацию к солевому стрессу, вероятно, посредством механизма внутриклеточного гомеостаза Na⁺.

Эти результаты указывают на функциональное разнообразие среди членов семейства миозина XI и дают ценную информацию об опосредованных миозином XI стрессовых ответах, определяя потенциальные мишени для повышения устойчивости сельскохозяйственных культур к засолению.

Работа предлагает новую стратегию для повышения солеустойчивости культур путем воздействия на функцию миозина XI. Это может позволить создание солеустойчивых сортов, пригодных для засоленных почв, что внесет вклад в устойчивое сельское хозяйство в условиях климатического стресса. Исследование решает глобальную проблему засоления почв, угрожающую продуктивности сельского хозяйства и продовольственной безопасности.

Раскрывая новую роль миозина XI в регуляции гомеостаза Na⁺, работа предлагает молекулярную мишень для разработки солеустойчивых культур, способствуя устойчивому земледелию в регионах, подверженных засолению.