science >> Wetenschap >  >> Biologie

Het immuunsysteem van planten kan zich aanpassen aan niet-levende omgevingsstressoren, onthult nieuwe studie

Patroonherkenningsreceptoren verlenen zoutstresstolerantie in Arabidopsis thaliana na herkenning van verwante schade-geassocieerde moleculaire patronen. A, fenotype van A. thaliana zaailingen na (links) 6 dagen blootstelling aan 150 mM NaCl en (rechts) 5 dagen blootstelling aan 175 mM NaCl, met of zonder Pep2- of Pep1-voorbehandelingen. B, overlevingspercentage (gemiddelde ± standaardfout van het gemiddelde [sem], n ≥ 50, twee replica's) van zaailingen na hun blootstelling aan 150 mM NaCl gedurende de aangegeven duur, met en zonder 0,1 µM Pep1-voorbehandeling. Sterretjes *** en ** geven respectievelijk P <0,001 en 0,01 aan, met behulp van tweezijdige t-tests vergeleken met de overeenkomstige waarden van de schijnbehandelde planten. C, gemiddelde versgewichten (gemiddelde ± sem, n ≥ 30, vier replicaties) van zaailingen na 5 dagen blootstelling aan 150 mM NaCl, met en zonder 0,1 µM Pep1-voorbehandeling. Een asterisk (*) geeft P <0,05 aan met behulp van tweezijdige t-tests vergeleken met de overeenkomstige waarden van de schijnbehandelde planten; NS. =niet significant. D, Chlorofylgehalte (gemiddelde ± sem, n ≥ 30, vier herhalingen) in zaailingen na 5 dagen blootstelling aan 150 mM NaCl, met en zonder 0,1 µM Pep1-voorbehandeling. Letters boven de balken geven P <0,05 aan met behulp van Tukey's eerlijk significant verschil (HSD) -tests. E, fenotype van zaailingen na 5 dagen blootstelling aan 175 mM NaCl, met of zonder 0,1 µM flg22 of elf18 voorbehandeling. F, overlevingspercentage (gemiddelde ± sem, n ≥ 20, twee replica's) van zaailingen na 6 dagen blootstelling aan 175 mM NaCl, met en zonder 0,1 M flg22 of elf18 voorbehandeling. Sterretjes (**) geven P <0,01 aan met behulp van Tukey's HSD-tests in vergelijking met de waarde van schijnbehandelde wildtype (WT) planten. Credit:Moleculaire plant-microbe-interacties

Als we aan planten denken, komt de uitdrukking "gestrest" meestal niet bij ons op. Ze zijn immers vrijgesteld van het betalen van rekeningen en het aanpakken van existentiële vragen. Veranderingen in het milieu - zowel levend (biotisch) als niet-levend (abiotisch) - genereren echter significante stressoren voor planten. Nieuwe methoden om de tolerantie en immuniteit van planten te verbeteren te midden van klimaatverandering zijn daarom van cruciaal belang.

Wanneer de immuunreceptoren van een plant op het celoppervlak moleculaire signalen detecteren die biotische indringers aankondigen (zoals bacteriën, schimmels, insecten of andere), vormen ze receptorcomplexen met partnereiwitten, wat de cellulaire verdediging tegen pathogenen signaleert. Sommige van deze moleculaire signalen worden ook gegenereerd wanneer abiotische stressoren plantencellen beschadigen. Ze omvatten schade-induceerbare peptiden of celresten, indicatief voor plantenschade. Deze immuniteitssignalering als reactie op abiotische stress ontbrak duidelijke principes en mechanismen voorafgaand aan een recent onderzoek onder leiding van Eliza Loo van het Nara Institute of Science and Technology.

De resultaten, gepubliceerd in een nieuwe Molecular Plant-Microbe Interactions speciale aandachtskwestie, laat zien hoe immuniteitssignalering ook de tolerantie van planten voor abiotische stressoren zoals een hoog zoutgehalte kan verbeteren. Corresponderende auteur Yusuke Saijo merkt op dat "preactivering van de immuunreceptor planten in staat stelt de amplitude en het genenrepertoire van door zout induceerbare herprogrammering van genexpressie te vergroten wanneer ze worden blootgesteld aan een hoog zoutgehalte", wat de zouttolerantie helpt verbeteren.

Verrassend genoeg ontdekten ze dat immuunreceptoren en signaalcomponenten zouttolerantie verleenden, zelfs in planten die werden uitgedaagd door niet-pathogene microben. Dit suggereert dat planten adaptieve reacties op abiotische stress kunnen detecteren en initiëren - bij het detecteren van veranderingen in signalen die worden gepresenteerd door plantbewonende microben langs fluctuaties in omgevingsomstandigheden - en een breed scala aan stresstolerantietactieken verwerven.

"De bevindingen verbreden onze kijk op hoe planten veranderingen in het milieu waarnemen en zich aanpassen, met name zout en osmotische stress die de gewasproductie in de landbouw bedreigen. Het roept ook een nieuw idee op dat immuunreceptoren plantbewonende microben controleren, waardoor de aanpassing van planten aan de omgeving wordt gereguleerd. voorbij biotische interacties", legt Saijo uit. Onze wereldwijde voedselvoorziening hangt af van de gezondheid van planten en hun vermogen om stressoren te overwinnen.

Dit legt de basis voor verder onderzoek naar het koppelen van biotische en abiotische stresssignalering in plantenwetenschappen. Het begrijpen van de zeer complexe relatie tussen planten en de levende en niet-levende omgeving die hen omringt, is essentieel voor het bevorderen van de gezondheid van planten en, uiteindelijk, de gezondheid van de mens. + Verder verkennen

Ontdekking van de interacties tussen planten en arbusculaire mycorrhiza-schimmels




Meer >

Meer >

Hoofdlijnen

  1. Definitie van celoppervlakte-eiwitten
  2. Schimmelmicroben als biomeststoffen in landbouw en tuinieren:is de beloning groter dan het risico?
  3. Grazende paarden op betere weiden
  4. De effecten van tornado's op mens en natuur
  5. RNA-mutatie vs. DNA-mutatie
  6. Hoe zijn fotosynthese en cellulaire ademhaling gerelateerd?
  7. Nieuw model voor het analyseren van kleurwaarneming bij bladluizen
  8. Britse rundvleesboeren willen overstappen naar netto nul, maar praktische en financiële belemmeringen staan ​​in de weg
  9. Paarden kunnen onze lichaamstaal lezen, zelfs als ze ons niet kennen

Wetenschap