Пак-чой – зеленная культура родом из Китая, которая быстро завоевала популярность во всем мире. При простоте выращивания пак-чой быстро дает урожай, богатый клетчаткой, растворимыми сахарами и витаминами. Однако на засушливые условия эта сочная овощная зелень реагирует крайне отрицательно, как и другие распространенные сельхозкультуры. На примере пак-чоя китайские ученые выяснили механизмы, повышающие устойчивость к засухе и применимые к другим продовольственным растениям.
Визуально пак-чой напоминает свекольные листья мангольда, поэтому в европейских странах эту культуру называют «китайским мангольдом». Традиционно пак-чой является компонентном многих азиатских блюд и там его называют «белый овощ» в переводе, поэтому неудивительно, что основные регионы выращивания находятся в Азии – это Китай, Корея, Япония и Тайвань. В последние годы пак-чой также выращивают в больших масштабах в европейских теплицах и даже на открытых полях, рекомендуют в частном огородничестве как полезный для здоровья продукт и простую в выращивании культуру.
Пак-чой бывает разных форм, размеров и цветов от светло-зеленого до насыщенного зеленого и даже красного. Ложеобразные листья растения в конечном итоге образуют круглую розетку без твердой сердцевины. Хотя растение и относится к семейству капустных, у листьев нет характерного капустного запаха.
Пак-чой требует мягких условий окружающей среды и плодородной почвы. «Однако соль, засуха, экстремальные температуры, абиотические и биотические стрессы влияют на качество и урожайность пак-чой. Стресс от засухи вызывает потерю воды и влияет на рост и качество растений. Когда воды мало, растения накапливают более высокие уровни активных форм кислорода (АФК), что еще больше ухудшает развитие клеток и активность ферментов и приводит к гибели растения. Большее производство АФК вызывает инактивацию ферментов, деградацию белков и перекисное окисление липидов мембран», - пишет команда китайских исследователей Нанкинского сельскохозяйственного университета, которая акцентировала свою работу на поиске путей засухоустойчивости этой культуры, используя ее и модельное растение резуховидку.
«Засухоустойчивость включает в себя сложные биологические процессы, включающие различные пути реагирования. Стресс засухи накапливает абсцизовую кислоту (АБК). АБК влияет на закрытие устьиц, чтобы удерживать воду в растениях. В растениях АБК передает сигналы засухи на определенные рецепторы АБК, которые взаимодействуют с протеинфосфатазами клады А типа 2С, образуя стабильные подпоследовательности. Комплексы взаимодействия активируют неферментирующую сахарозу 1-родственную протеинкиназу 2, которая далее фосфорилирует регулируемые гены. Сигнальный путь PYR/PYL/RCAR-PP2Cs-SnRK2s был подтвержден в нескольких исследованиях и участвует в генах фактора транскрипции MYB. В Arabidopsis MYB2 связывается с промотором засухоустойчивого гена 22, участвуя в регуляции влияния засухи. AtMYB30, AtMYB60 и AtMYB96 действуют как сигнальный каскад ABA для регуляции стресса, вызванного засухой, участвуя в процессе окисления redox oxidation. ROS содержат H 2 O 2, OH − и O 2 − и вырабатываются неблагоприятными условиями роста. Растения в процессе эволюции выработали множество методов для очистки ROS, включая неферментативные антиоксиданты (аскорбат, глутатион и витамин E) и ферментативные антиоксиданты (APX, GPX, CAT, SOD и POD). Аскорбат защищает клетки от окислительного стресса», - пишут авторы научной работы.
В процессе исследования, опубликованного в журнале Horticulture Research, они идентифицировали ген BcSRC2 в пак-чой, который регулирует реакцию на стресс от засухи посредством сигнализации ABA. Исследование подробно описывает, как BcSRC2 взаимодействует с BcAPX4, белком, который влияет на содержание аскорбиновой кислоты, в конечном итоге повышая устойчивость растения к засухе.
Ученые заключают, что BcSRC2 играет ключевую роль в повышении засухоустойчивости пак-чой за счет повышения уровня аскорбиновой кислоты, что помогает минимизировать окислительное повреждение. В опытах подавление BcSRC2 снизило содержание аскорбиновой кислоты, делая растения более уязвимыми к засухе, в то время как сверхэкспрессия повысила устойчивость к засухе.
Кроме того, установлено, что фактор транскрипции BcMYB30 связывается с промотором BcSRC2, связывая его с сигнализацией АБК и формируя новый регуляторный путь - BcMYB30-BcSRC2-BcAPX4, который модулирует антиоксидантные реакции растений.
Таким образом, исследование выявило важный регуляторный путь, который повышает устойчивость к засухе путем регулирования уровня аскорбиновой кислоты в пак-чой. Это открытие уточняет реакцию растений на стресс засухи и открывает новые возможности для создания более устойчивых культур с помощью целевых генетических подходов. Манипулирование путем BcSRC2 может повысить уровень антиоксидантов в пищевых или кормовых растениях в целом, что является важным инструментом обеспечения продовольственной безопасности с учетом возрастающих рисков засухи.
Источник и фото: Horticulture Research.
Интересна тема? Подпишитесь на наши новости в ДЗЕН | Канал в Telegram | Группа Вконтакте | Дзен.новости.