Wetenschap
Het SlTHM27-SlGAD2-model reguleert de koudetolerantie bij tomaat door GABA en anthocyanine te reguleren
De frequentie en intensiteit van plantstress is de afgelopen jaren toegenomen als gevolg van klimaatverandering. Onder hen is lage temperatuur een onvermijdelijke omgevingsfactor die de landbouwproductiviteit beperkt.
γ-Aminoboterzuur (GABA) is een niet-eiwit aminozuur met vier koolstofatomen dat algemeen wordt aangetroffen in alle domeinen van het leven, inclusief bacteriën en eukaryoten. Exogene GABA kan de planttolerantie voor verschillende soorten stress effectief verhogen. Het specifieke werkingsmechanisme van GABA bij koudetolerantie bij planten is echter niet duidelijk.
In april 2024 Tuinbouwonderzoek publiceerde een onderzoekspaper met de titel "SlGAD2 is the target of SlTHM27, reguleert de koude tolerantie positief door de biosynthese van anthocyanine in tomaat te bemiddelen", een samenwerking tussen het team van prof. Xiaohui Hu aan de Northwest A&F University en academicus Tianlai Li aan de Shenyang Agricultural University.
Deze studie toonde voor het eerst aan dat exogeen spuiten van 55 mM GABA de koudetolerantie van tomatenzaailingen aanzienlijk verhoogde. Om verder te onderzoeken hoe GABA reageert op het proces van koudetolerantie in tomatenplanten, analyseerde deze studie de expressieniveaus van GABA-synthese-gerelateerde genen (SlGAD1-5) bij lage temperaturen en ontdekte dat SlGAD2 positief reageerde op koude stress.
Er werd aangetoond dat overexpressie van SlGAD2 de endogene GABA-niveaus verhoogde, de omvang van cytoplasmamembraanschade verminderde en de antioxiderende enzymactiviteiten en ROS-wegvangende capaciteit verbeterde, terwijl SlGAD2-mutanten een koudegevoelig fenotype vertoonden. Interessant genoeg onthulde deze studie dat overexpressie van SlGAD2 de biosynthese van anthocyanine induceerde als reactie op koude stress door het niveau van endogeen GABA te verhogen.
Bovendien werd de expressie van SlGAD2 negatief gereguleerd door de transcriptiefactor SlTHM27. De transcriptniveaus van SlTHM27 werden echter onderdrukt onder koude stress. SlTHM27 reguleert de koudetolerantie bij tomaten negatief door de door SlGAD2 bevorderde GABA-accumulatie en de biosynthese van anthocyanine te remmen.
Concluderend heeft deze studie voor het eerst onthuld dat het mechanisme van de SlTHM27-SlGAD2-regulatiemodule reageert op koudestress door de GABA-niveaus te reguleren, wat waardevolle inzichten oplevert voor het verbeteren van de koudetolerantie bij tomaten.