Биологи обнаружили ранее неизвестный механизм солеустойчивости у растений
Исследователи из Национального университета Сингапура (NUS) открыли механизм адаптации растений к соли, который облегчает удаление хлоридов из корней и повышает устойчивость к засолению. Работа опубликована в журнале Nature Communications.
Повышенная засоленность почвы — серьёзный вызов для растениеводства. Избыточное накопление солей, особенно хлорида натрия (NaCl), в корневой зоне тормозит рост растений. Хотя ионы хлора (Cl–) в малых концентрациях необходимы, их избыток токсичен для клеток.
В то время как гомеостаз ионов натрия при солевом стрессе изучен лучше, удаление ионов хлорида оставалось плохо понятным.
Команда под руководством профессора Пракаша Кумара обнаружила новый механизм адаптации, связанный с индуцированной NaCl транслокацией специфического хлоридного канального белка AtCLCf.
Исследование показало, что в нормальных условиях белок AtCLCf синтезируется и хранится в эндомембранной системе (аппарат Гольджи). При обработке корней солью AtCLCf перемещается к плазматической мембране (PM), где помогает удалять избыток ионов хлорида.
Также был идентифицирован транскрипционный фактор AtWRKY9, который напрямую регулирует экспрессию гена AtCLCf при солевом стрессе.
Перемещение белка AtCLCf из аппарата Гольджи к поверхности клетки опосредуется белком AtRABA1b/BEX5. Блокировка этого движения ингибитором (брефелдином-А) или модификация гена BEX5 приводит к высокой чувствительности растений к соли.
Трансгенные растения с дополнительной копией гена AtCLCf показали повышенную солеустойчивость у мутантных форм Arabidopsis, лишённых этого гена. Это доказало роль AtCLCf в удалении избытка Cl– из корневых тканей.
Используя флуориметрические измерения и электрофизиологические исследования (patch clamp), учёные установили, что AtCLCf функционирует как насос, обменивающий ионы хлора на ионы водорода, что способствует выведению избытка Cl– из клеток.
Профессор Кумар отметил: «Это представляет собой важный и ранее неизвестный механизм солеустойчивости у растений Arabidopsis. Эти знания могут быть использованы для повышения устойчивости сельскохозяйственных культур к засолению в будущем».