Новый лейцин-богатый рецептор-подобный киназ MRK1 регулирует устойчивость томата к множественным стрессам
Томат (Solanum lycopersicum L.) — важная сельскохозяйственная культура, чье производство страдает от перепадов температур и патогенов. В работе, опубликованной в журнале Horticulture Research, исследователи из Чжэцзянского университета охарактеризовали позитивный регулятор устойчивости к множественным стрессам у томата.
Они показали, что LRR-RLK MRK1 участвует в ответах на множественные стрессы, выступая позитивным регулятором. Экспрессия MRK1 индуцировалась холодом, жарой, а также бактериальными патогенами Pseudomonas syringae pv. tomato (Pst DC3000) и Ralstonia solanacearum.
С помощью редактирования генов CRISPR/Cas9 были созданы мутанты mrk1. Они демонстрировали повышенную чувствительность к холодовому и тепловому стрессу, что проявлялось в изменениях фенотипа, снижении максимальной фотохимической эффективности PSII (Fv/Fm) и увеличении относительной утечки электролитов (индикатор проницаемости мембран).
По сравнению с диким типом (WT), у мутантов mrk1 была ниже экспрессия генов CBF1 и HsfA1a — ключевых для ответа на холод и жару — при воздействии этих стрессов. Кроме того, мутанты mrk1 были более восприимчивы к Pst DC3000 и R. solanacearum, что выражалось в более тяжелых симптомах болезни через 5 дней после инокуляции (dpi) Pst DC3000 и 10 dpi R. solanacearum.
PTI-ответ (индуцируемая паттернами иммунитет) — важный компонент базового иммунитета растений. Он включает выработку активных форм кислорода (ROS), активацию митоген-активируемых протеинкиназ (MAPKs) и репрограммирование транскрипции иммунных генов.
Индуцированная flg22 продукция ROS была сильно снижена у мутантов mrk1, а повышение экспрессии PTI-чувствительных генов OLP и LPSE — подавлено. При этом активация MAPKs в ответ на flg22 не отличалась между мутантами и WT. Эти результаты указывают, что MRK1 позитивно регулирует несколько PTI-ответов.
С помощью анализа BiFC исследователи обнаружили, что MRK1 может взаимодействовать с FLS2 на плазматической мембране и с SERK3A/SERK3B в цитоплазме. Эти взаимодействия были подтверждены split-люциферазным анализом. Co-иммунопреципитация показала, что взаимодействия MRK1 с FLS2 и ко-рецептором SERK3A/SERK3B не зависели от присутствия flg22. Это позволяет предположить, что MRK1 играет позитивную роль в антибактериальном иммунитете, выступая компонентом комплекса FLS2 и SERK3A/SERK3B для модуляции PTI-ответов.
«Это исследование дает представление о сложной структуре сигнальных систем, опосредованных LRR-RLK, и предоставляет новую мишень для селекции томатов с повышенной устойчивостью к множественным стрессам», — заявили исследователи.