Молекулярные транспортеры, управляющие реакциями растений на засуху и засоление

Растения используют множество механизмов для восприятия окружающей среды, адаптации к ней и поддержания биохимического баланса. Понимание этих механизмов важно для создания сельскохозяйственных культур, устойчивых к неблагоприятным условиям.

Учёные под руководством Юрико Осакабе из RIKEN Center for Sustainable Resource Science в обзоре последних открытий выделили несколько новых молекул, участвующих в транспорте гормона абсцизовой кислоты (ABA) — ключевого компонента реакции на засуху и засоление.

Ранее считалось, что ABA — это гормон дальнего действия, перемещающийся от корней к побегам. Однако новые данные показывают, что ABA синтезируется в жилках листьев и действует на близлежащие устьица (рис. 1). Специализированные замыкающие клетки устьиц также способны производить ABA.

Попадая в клетку, ABA запускает каскад сигналов, включая фосфорилирование ключевых белков — «молекулярного хаба» ABA-сигнализации. Многие мишени фосфорилирования сами являются каналами или транспортерами в мембране, что позволяет ABA влиять на транспорт ионов и тургорное давление клетки. Исследователи также обнаружили, что ABA вызывает образование активных форм кислорода, которые действуют как «вторичные мессенджеры», регулируя поток ионов (например, кальция), электрическую поляризацию мембраны, тургор и закрытие устьиц.

В условиях засоления для выживания растения критически важно поддерживать ионный гомеостаз (баланс ионов натрия и калия). Многие гены, участвующие в этом процессе (включая контролируемые ABA пути), подвержены транскрипционной регуляции, что обеспечивает тканеспецифичную и стресс-индуцированную экспрессию.

Углублённое понимание генов, лежащих в основе клеточного транспорта при стрессе, открывает путь к генетическим модификациям для повышения урожайности в условиях засухи и засоления. «Современные технологии, такие как редактирование генома и таргетинг генов, вместе с классической селекцией, предоставляют нам стратегии для изменения функций ключевых генов», — отмечает Осакабе.