Πώς τα τρία γονίδια κυβερνούν τα συμβόλαια φυτών

Τα φυτά βασίζονται σε ευεργετικές συμβιωτικές σχέσεις με μικροοργανισμούς για την πρόσβαση σε βασικά θρεπτικά συστατικά, υπερασπίζονται τα παράσιτα και τις ασθένειες και υπομένουν σκληρές περιβαλλοντικές συνθήκες. Τρία βασικά γονίδια καθορίζουν εάν ένα εργοστάσιο μπορεί να δημιουργήσει και να διατηρήσει αυτές τις κρίσιμες συνεργασίες.

1. :

Το Symrk είναι ένα βασικό γονίδιο που χρησιμεύει ως gatekeeper για συμβιωτικές αλληλεπιδράσεις. Κωδικοποιεί μια κινάση τύπου υποδοχέα, μια πρωτεΐνη που δρα ως αισθητήρας στην κυτταρική επιφάνεια του φυτού. Το Symrk αναγνωρίζει συγκεκριμένα σήματα που απελευθερώνονται από ευεργετικούς μικροοργανισμούς, ξεκινώντας τον μοριακό διάλογο που οδηγεί σε σχηματισμό συμβίωσης.

Για παράδειγμα, στη συμβίωση του Hobume-Rhizobia, η Symrk ανιχνεύει τα φλαβονοειδή σήματα που εκκρίνονται από ριζόβια βακτηρίδια. Κατά την αναγνώριση, το Symrk ενεργοποιεί τα προς τα κάτω γεγονότα σηματοδότησης που διευκολύνουν την καμπύλη των μαλλιών ρίζας και τον σχηματισμό νημάτων λοίμωξης, τα οποία καθοδηγούν ριζόβια στα οζίδια της ρίζας του φυτού.

2. Cyclops (CYC) :

Το CYC διαδραματίζει κρίσιμο ρόλο στη ρύθμιση της συμβολίωσης του arbuscular mycorrhizal (AM), η οποία ενισχύει τις δυνατότητες πρόσληψης θρεπτικών ουσιών ενός φυτού, ειδικά φωσφόρου. Το CYC κωδικοποιεί έναν παράγοντα μεταγραφής, μια πρωτεΐνη που ελέγχει την έκφραση άλλων γονιδίων.

Ελλείψει των μυκήτων ΑΜ, η CYC καταστέλλει την έκφραση των γονιδίων που εμπλέκονται στο σχηματισμό mycorrhiza. Ωστόσο, όταν υπάρχουν μύκητες AM, η CYC ρυθμίζεται προς τα κάτω, επιτρέποντας την ενεργοποίηση αυτών των γονιδίων και την επακόλουθη καθιέρωση της συμβίωσης.

Η ακριβής ρύθμιση της CYC περιλαμβάνει μια σύνθετη αλληλεπίδραση με άλλες οδούς σηματοδότησης. Για παράδειγμα, στο μοντέλο Plant Medicago truncatula, το CYC αλληλεπιδρά με μια πρωτεΐνη αισθητήρα ασβεστίου, DMI3, για να τελειοποιήσει την έκφραση των γονιδίων που σχετίζονται με AM.

3. μολυσμένη ρίζα (IRT) :

Το IRT είναι ένας κύριος ρυθμιστής των ευεργετικών αλληλεπιδράσεων ρίζας με ριζόβια καθορισμού αζώτου, βακτηρίδια φωσφορικών-διαλυτικών και μυκοριζιακών μύκων. Κωδικοποιεί ένα μικρό εκκρινόμενο πεπτίδιο πλούσιο σε κυστεΐνη που δρα ως μόριο σήματος.

Το IRT προάγει την πρόσληψη και τον αποικισμό των ευεργετικών μικροβίων μεταβάλλοντας το προφίλ εξιδρώματος της ρίζας, προσελκύοντας τους επιθυμητούς μικροβιακούς εταίρους στη ριζόσφαιρα (την περιοχή που περιβάλλει τις ρίζες). Αυτός ο μηχανισμός σηματοδότησης είναι απαραίτητος για τη δημιουργία και την επιμονή των συμβιωτικών ενώσεων.

Εκτός από αυτά τα τρία βασικά γονίδια, άλλοι σημαντικοί παράγοντες συμβάλλουν σε φυτικά συμβολικά. Η συνεχιζόμενη έρευνα σχετικά με αυτά τα γονίδια όχι μόνο θα ενισχύσει μόνο την κατανόηση των αλληλεπιδράσεων των φυτών-μικροβίων, αλλά θα παράσχει επίσης πρακτικές εφαρμογές για τη βελτίωση των αποδόσεων των καλλιεργειών, τη βιώσιμη γεωργία και την αποκατάσταση των υποβαθμισμένων οικοσυστημάτων.