pusztulása

Videó: Shilo Shiv Suleman: Technológia használata az álmodozás engedélyezéséhez (2021 február)

elemeket

Egy olyan fehérje felfedezése, amelyet sztrigolaktonoknak nevezett boszorkányhormonok lebontanak, feltárja azt a mechanizmust, amellyel a rizsnövényekben a hajtások architektúráját ellenőrzik. Lásd a cikkeket o. És 401. o. 406

A mitikus öreg Striga kígyónak sikerült életerejét meríteni fiatal áldozataiból. Ma a Striga nemzetség boszorkányainak és azoknak a strigolakton-vegyületeknek adja a nevét, amelyeket ezek a növények parazitálnak gyanútlan gazdanövényeiken. Ezek a vegyületek azonban általában pozitívabb szerepet játszanak a növénybiológiában - mint azok a hormonok, amelyek szabályozzák a gyökerek és hajtások fejlődését, hogy összehangolják az ásványi tápanyagok talajból való felvételét a légkör szénével. A strigolakton receptor kíváncsi fehérje, mert egyszerre érzékeli és elpusztítja a hormont. Két, a Nature Today weboldalon közzétett 1., 2. publikációjában ennek a rizsreceptornak a célja egy új DWARF53 fehérje, amelynek strigolakton-függő roncsolása blokkolja a másodlagos hajtások növekedését.

A strigolaktonok először a gyökérváladékokban jelentek meg, mivel képesek stimulálni a Striga hermonthica 3 gyökér-parazita növény magjának csírázását. Később kimutatták, hogy a vegyületek elősegítik a növénygyökerek és gombák közötti kölcsönösen előnyös szimbiózisok kialakulását 4. A közelmúltban kiderült, hogy a strigolaktonok részt vesznek a növények fejlődésének ellenőrzésében 5, 6. A táplálkozási korlátozásokra reagálva a strigolaktonok a gyökerekben 7 termelődnek, ahol elősegítik az oldalgyökerek és gyökérszőrök növekedését, és hajtásokba szállítják, ahol elnyomják az oldalsó rügyek vagy másodlagos hajtások növekedését 8. Ezek az eredmények növelik az ásványi tápanyagok gyökerek általi felvételét, és egyúttal csökkentik a hajtásforrások iránti igényt.

Azok a mutáns növények, amelyek hiányosak vagy érzéketlenek a strigolaktonra, több másodlagos hajtással és gyakran rövid elsődleges törzzsel rendelkeznek. A rizsben ezeket a növényeket tipikusan törpemutánsként írják le. Ezeknek a növényeknek a genetikai elemzése a strigolakton 9 és a rizs strigolakton receptor DWARF14 (D14) 10 bioszintézisében részt vevő enzimek azonosításához vezetett. A receptor egy α/β-szeres hidroláz enzim, amely az aminosavak katalitikus triádját használja a strigolaktonok egyidejű észlelésére és hidrolizálására a rizsben DWARF3 (D3) 3 néven ismert F-box 11 fehérjével kapcsolatban. Mivel az F-box fehérjék feladata más fehérjék szelektálása a lebontáshoz, ez a kölcsönhatás arra utal, hogy a D14 és D3 komplexet alkothat, amely más fehérjéket céloz meg eltávolítás céljából. Most csak egy ilyen célfehérjét azonosítottak.

Jiang és mtsai. 1. (401. oldal) és Zhou és mtsai. A 2. (406. oldal) d53 néven ismert rizstörpés mutánst vizsgálták, amelyet 36 évvel ezelőtt írtak le 12. A szerzők mindkét csoportja azt mutatja, hogy ezek a növények nem érzékenyek a strigolaktonra, és hogy sikerült a mutált gén azonosításának nehéz feladata. Kimutatták, hogy a D53 fehérje szekvencia-hasonlóságot mutat a Clp ATPáz enzimekkel és a hősokk fehérjékkel 101, ami arra utal, hogy szerepet játszik a fehérje-fehérje kölcsönhatásokban. Azt is elárulják, hogy a d53 mutáció öt aminosav deléciójával és egymás szubsztitúciójával jár a D53 fehérjében, ami potenciálisan fehérje rendellenességet okozhat.

Mindkét dokumentum bizonyítékot szolgáltat a D53 és D14, valamint a D14 és D3 közötti strigolakton-függő kölcsönhatásokra, és azt mutatja, hogy a D14 katalitikus triádja elengedhetetlen a strigolakton ezen funkciójához. A három fehérje közötti kölcsönhatás azt eredményezi, hogy a D53-at ubiquitin - egy olyan szabályozó fehérje - jelöli, amely a megsemmisítendő fehérjéket jelöli - és megsemmisül (1. ábra). D14 vagy strigolakton hiányában a D53 és a D3 továbbra is kölcsönhatásba léphet, de ez nem vezet a D53 pusztulásához. Ezenkívül a mutáns D53 fehérje még D14 és sztrigolakton jelenlétében sem ubiquitinizálódik vagy lebomlik, ami valószínűleg megmagyarázza, hogy a d53 növények miért hoznak létre több másodlagos hajtást (kultivátor).

a, A tápanyagok hiányában a strigolakton hormonok gátolhatják a másodlagos hajtások növekedését. Jiang és mtsai. 1 és Zhou és mtsai. 2 megállapította, hogy a rizsben ezt a D53 fehérje elpusztításával érik el, ami egyébként elősegíti a másodlagos hajtás növekedését. b, A szerzők azt mutatják, hogy a strigolakton D14-receptor által történő megkötése és hidrolízise D53-hoz vezet a D14 komplexhez és egy másik fehérjéhez, a D3-hoz. Ezek a fehérje kölcsönhatások ubikvitinációt (Ub névvel) és a D53 későbbi pusztulását eredményezik.

Teljes méretű kép

Mindkét csoport azt is jelzi, hogy a D53 a magban található, és hogy az feltételezett EAR szekvenciákat tartalmazza; feltételezik, hogy kölcsönhatásba lépnek a TOPLESS család fehérjéivel, amelyek részt vesznek a géntranszkripció visszaszorításában számos növényi hormon jelátviteli útvonalon. Jiang és mtsai. azt mutatják, hogy a D53 két TOPLESS rizsfehérjével lép kölcsönhatásba, ami növeli annak valószínűségét, hogy a D53 a TOPLESS fehérjékkel egyetértésben képes szabályozni a hajtás architektúráját meghatározó gének expresszióját. A d53 mutáns az FC1 gén, a kukorica (kukorica) TB1 ortholog és a kukorica (Arabidopsis) BRC1 gén szabályozását is mutatja, amelyekről ismert, hogy elnyomják a szekunder hajtásnövekedést. Tehát úgy tűnik, hogy a D53 a sejtmagban szabályozza a másodlagos hajtások növekedésében szerepet játszó gének expresszióját.

A strigolaktonok a növény fejlődésének számos aspektusát irányítják, tehát tágabb szerepet játszhat-e a D53? A D53 egy kis géncsaládba tartozik, amelynek többi tagja szabályozhatja a fejlődés különböző aspektusait. Ennek az ötletnek a támogatása az Arabidopsis 13 közelmúltbeli tanulmányából származik. A MAX2 az Arabidopsis D3 ortológusa, és nemcsak a hajtásfejlődés ellenőrzésére van szükség az Arabidopsis D14-szel együtt, hanem a csemete növekedésére is, a D14-szerű KAI2 fehérjével együtt. Azonosították a (SMAX1) 13 gént, amely egy olyan fehérjét kódol, amely a MAX2-vel együtt működik, és amely szükséges a palánták növekedéséhez, de nem a másodlagos hajtások növekedéséhez; Az SMAX1 a D53 homológja, ami azt sugallja, hogy ezek a gének példákat mutatnak be a géncsaládon belüli funkcionális specializációra.

Jiang és mtsai. azt sugallják, hogy a D53 a strigolakton represszoraként működik, fogalmilag könnyebb bevezetni a strigolaktonokat D53 represszorként. Nevezetesen, a tápanyag-korlátozás a gyökerekben általában nem korlátozza a hajtások növekedését, ehelyett a gyökér egy strigolakton jelet küld, amely a D53 fehérje elpusztításával gátolja a hajtás növekedését. Ezek a megállapítások feltűnő hasonlóságokat tártak fel a strigolaktonok és receptoraik, valamint a növényi hormonok számos más osztályának, köztük az auxinok, jazmonátok és gibberellinek észlelésének és jelzésének mechanizmusai között. Például a GID1 rizs-gibberellin receptor szintén az alfa/β-szeres hidroláz család tagja, és az SLR1 fehérjéhez kötődve elfogadja az F-box fehérjével (SLY1) komplexben az ubiquitációhoz és a pusztuláshoz. A történet másik fordulója egy nemrégiben készített jelentés 14, amely szerint a D14 rizs kölcsönhatásokat mutat a strigolakton-függő SLR1-gyel, és javasolja a strigolakton és a gibberellin szignalizációjának összehangolására szolgáló mechanizmust a hajtások fejlődésének ellenőrzése során. Izgalmas terület lesz a további kutatások számára.

Az a felfedezés, amely szerint a strigolaktonok központi szerepet játszanak az erőforrások elosztásának és a növények növekedésének szabályozásában, messzemenő következményekkel jár. A gazdálkodóknak növelniük kell a terméshozamukat, miközben csökkenteniük kell a korlátozott erőforrásoktól való függőségüket, mint például a nitrogén műtrágyák foszfátja és fosszilis üzemanyagai. Láttuk már a magas hozamú nitrogénfüggő növényfajták kifejlesztését, amelyek megváltoztatták a gibberellin hatását. Ma már egyértelmű, hogy strigolaktonok felhasználhatók olyan táplálékfajták létrehozására, amelyek erőforrás-elosztása javult táplálkozáskorlátozó körülmények között.

Hozzászólások

Megjegyzés benyújtásával elfogadja az Általános Szerződési Feltételeinket és a közösségi irányelveket. Ha bármi sértőnek vagy összeegyeztethetetlennek tűnik a feltételeinkkel vagy irányelveinkkel, jelölje meg nem megfelelőként.