Mönsterigenkänningsreceptorer ger saltstresstolerans i Arabidopsis thaliana efter igenkänning av besläktade skada-associerade molekylära mönster. A, fenotyp av A. thaliana-plantor efter (vänster) 6 dagars exponering för 150 mM NaCl och (höger) 5 dagars exponering för 175 mM NaCl, med eller utan Pep2- eller Pep1-förbehandlingar. B, Överlevnadsgrad (medelvärde ± standardfel för medelvärdet [s.e.m.], n ≥ 50, två replikat) av plantor efter exponering för 150 mM NaCl under den angivna varaktigheten, med och utan 0,1 µM Pep1-förbehandling. Asterisker *** och ** indikerar P <0,001 respektive 0,01, med tvåsidiga t-tester jämfört med motsvarande värden för de skenbehandlade plantorna. C, Genomsnittlig färskvikt (medelvärde ± s.e.m., n ≥ 30, fyra replikat) av plantor efter 5 dagars exponering för 150 mM NaCl, med och utan 0,1 µM Pep1-förbehandling. En asterisk (*) indikerar P <0,05 med tvåsidiga t-tester jämfört med motsvarande värden för de skenbehandlade plantorna; N.S. =inte signifikant. D, Klorofyllinnehåll (medelvärde ± s.e.m., n ≥ 30, fyra replikat) i plantor efter 5 dagars exponering för 150 mM NaCl, med och utan 0,1 µM Pep1-förbehandling. Bokstäver ovanför staplarna indikerar P <0,05 med Tukeys ärligt signifikanta skillnad (HSD)-tester. E, fenotyp av plantor efter 5 dagars exponering för 175 mM NaCl, med eller utan 0,1 µM flg22 eller elf18 förbehandling. F, Överlevnadsgrad (medelvärde ± s.e.m., n ≥ 20, två replikat) av plantor efter 6 dagars exponering för 175 mM NaCl, med och utan 0,1 μM flg22 eller elf18 förbehandling. Asterisker (**) indikerar P <0,01 med Tukeys HSD-tester jämfört med värdet av skenbehandlade vildtypsväxter (WT). Kredit:Molecular Plant-Microbe Interactions
När vi tänker på växter, kommer uttrycket "stressad" vanligtvis inte att tänka på. De är trots allt befriade från att betala räkningar och ta itu med existentiella frågor. Men miljöförändringar - både levande (biotiska) och icke-levande (abiotiska) - genererar betydande stressfaktorer för växter. Nya metoder för att förbättra växttolerans och immunitet mitt i klimatförändringarna är därför avgörande.
När en växts immunreceptorer på cellytan upptäcker molekylära signaler som tillkännager biotiska inkräktare (som bakterier, svampar, insekter eller andra), bildar de receptorkomplex med partnerproteiner, vilket signalerar det cellulära försvaret mot patogener. Vissa av dessa molekylära signaler genereras också när abiotiska stressfaktorer skadar växtceller. De inkluderar skada-inducerbara peptider eller cellulärt skräp, vilket tyder på växtskada. Denna immunitetssignalering som svar på abiotisk stress saknade tydliga styrande principer och mekanismer innan en nyligen genomförd studie ledd av Eliza Loo från Nara Institute of Science and Technology.
Resultaten, publicerade i en ny Molecular Plant-Microbe Interactions specialutgåva, visa hur immunitetssignalering också kan förbättra växttoleransen mot abiotiska stressfaktorer som hög salthalt. Motsvarande författare Yusuke Saijo kommenterar att "föraktivering av immunreceptorer tillåter växter att öka amplituden och genrepertoaren för omprogrammering av saltinducerbar genuttryck när de utsätts för hög salthalt", vilket hjälper till att förbättra salttoleransen.
Överraskande fann de att immunreceptorer och signalkomponenter ger salttolerans även i växter som utmanas av icke-patogena mikrober. Detta tyder på att växter kan känna av och initiera adaptiva reaktioner på abiotiska påfrestningar – när de upptäcker förändringar i signaler från växtboende mikrober längs fluktuationer i miljöförhållanden – och skaffar sig ett brett utbud av stresstoleranstaktik.
"Fynden vidgar vår syn på hur växter känner av och anpassar sig till miljöförändringar, i synnerhet salt och osmotisk stress som hotar växtodlingen inom jordbruket. Det väcker också en ny idé att immunreceptorer övervakar växtboende mikrober och därigenom reglerar växternas anpassning till miljön. bortom biotiska interaktioner", förklarar Saijo. Vår globala livsmedelsförsörjning beror på växternas hälsa och deras förmåga att övervinna stressfaktorer.
Detta lägger grunden för ytterligare studier som kopplar samman biotisk och abiotisk stresssignalering inom växtvetenskap. Att förstå det djupt komplexa förhållandet mellan växter och den levande och icke-levande miljön som omger dem är avgörande för att främja växternas hälsa och i slutändan människors hälsa. + Utforska vidare
