Under torka, initierar teplantor en kaskad av händelser som involverar proteinfosforylering. Dessa händelser kan sammanfattas enligt följande:
1. Signaluppfattning:
– När torkstress uppstår uppfattar teplantorna vattenbristen genom olika sensorer, som membranbundna receptorer och jontransportörer.
– Dessa sensorer överför signaler för att aktivera specifika proteinkinaser, som är enzymer som ansvarar för proteinfosforylering.
2. Proteinkinasaktivering:
- Vid aktivering fosforylerar proteinkinaser målproteiner, vilket leder till förändringar i deras aktivitet, lokalisering eller interaktion med andra molekyler.
- I teplantor har flera proteinkinaser identifierats som nyckelspelare i torkrespons, inklusive mitogenaktiverade proteinkinaser (MAPKs), kalciumberoende proteinkinaser (CDPKs) och sackaros icke-fermenterande-1-relaterade proteinkinaser (SnRKs) ).
3. Fosforylering av stresskänsliga proteiner:
- Proteinkinaser fosforylerar ett brett spektrum av proteiner involverade i olika torktoleransmekanismer, såsom:
- Vattenkanalproteiner:Fosforylering reglerar aktiviteten av vattenkanaler, optimerar vattenupptagning och transport inom växten.
- Transkriptionsfaktorer:Fosforylering modulerar aktiviteten och stabiliteten hos transkriptionsfaktorer, som styr uttrycket av stresskänsliga gener.
- Enzymer involverade i syntesen av osmoprotektant:Fosforylering aktiverar enzymer som är ansvariga för att producera kompatibla lösta ämnen, såsom prolin och betain, som hjälper till att upprätthålla cellulär turgor och skydda cellulära strukturer.
- Antioxidantenzymer:Fosforylering ökar aktiviteten hos antioxidantenzymer, såsom superoxiddismutas (SOD), katalas (CAT) och askorbatperoxidas (APX), som tar bort reaktiva syrearter (ROS) som genereras under torkastress.
4. Nedströms fysiologiska svar:
- Den kollektiva effekten av proteinfosforylering leder till olika fysiologiska förändringar som ökar torktoleransen:
- Förbättrat vattenupptag:Fosforylerade vattenkanalproteiner underlättar effektiv vattenabsorption och transport.
- Förbättrad osmotisk justering:Ansamling av kompatibla lösta ämnen sänker den osmotiska potentialen, vilket gör att växten kan upprätthålla vattenbalans och turgortryck.
- Ökat antioxidantförsvar:Fosforylerade antioxidantenzymer avgiftar effektivt skadliga ROS, vilket mildrar oxidativ skada.
- Reglering av stomatala rörelser:Fosforylering av stomatala proteiner kontrollerar öppning och stängning av stomata, vilket förhindrar överdriven vattenförlust genom transpiration.
Slutsats:
Proteinfosforylering fungerar som en molekylär sköld för teplantor, vilket gör det möjligt för dem att bekämpa torkstress genom olika fysiologiska anpassningar. Genom att modulera aktiviteten och funktionen hos nyckelproteiner optimerar teplantor vattenupptag och användning, förbättrar osmotisk justering, stärker antioxidantförsvarssystem och reglerar stomatala rörelser. Att förstå dessa molekylära mekanismer ger värdefulla insikter för att utveckla torktoleranta grödor och förbättra jordbrukets produktivitet i områden med vattenbrist.
