Железо (Fe) — жизненно важный микроэлемент для растений, необходимый для таких процессов, как фотосинтез и активность ферментов. Растения должны тщательно регулировать уровень железа, чтобы поддерживать здоровье и продуктивность. При дефиците железа они активируют гены, отвечающие за поглощение железа, и подавляют их при избытке железа, чтобы предотвратить токсичность. Этот тонкий баланс известен как гомеостаз железа, нюансы которого важно понимать для обеспечения нормального роста культур и высокой урожайности.
Были выявлены две основные стратегии, которые растения используют для получения железа: метод, основанный на восстановлении, и метод, основанный на хелатировании. Реакция корней на дефицит железа широко изучена, но гораздо меньше известно о том, как побеги, составляющие большую часть биомассы растения и нуждающиеся в большем количестве железа, регулируют свой железосодержащий статус.
В исследовании, опубликованном в журнале The Plant Cell, исследователи из Сишуанбаньского тропического ботанического сада (XTBG) Китайской академии наук показали, как сеть белков взаимодействует для регулирования баланса железа во всем растении, что восполняет пробел в понимании того, как растения управляют этим важным питательным веществом.
Исследователи изучили роль сенсоров железа BRUTUS (BTS) и связанных с ним белков BTS-LIKE1/2 (BTSL1/2), а также группы транскрипционных факторов, называемых bHLH IVc, в регуляции гомеостаза железа. Используя растение резуховидка Таля, Arabidopsis thaliana, в качестве модели, они идентифицировали центральные регуляторные белки, которые направляют различные реакции на дефицит железа в корнях и побегах.
Было установлено, что BTS защищает здоровье растений, предотвращая чрезмерное накопление железа в побегах и смягчая токсичность железа, в то время как BTSL1/2, преимущественно активный в корнях, подавляет реакции на дефицит железа и контролирует его поглощение. Кроме того, было показано, что транскрипционные факторы bHLH IVc взаимодействуют с BTSL1/2, регулируя баланс железа между корнями и надземными тканями.
Экспериментальные данные показали, что мутант bts-2 проявлял фенотипы хлороза и стерильности листьев в условиях достаточного количества железа, а также значительную активацию генов, связанных с активными формами кислорода, что подчеркивает критическую роль BTS в предотвращении токсического воздействия переизбытка железа.
«Наше исследование помогает решить давний вопрос о том, как координируется передача сигналов железа по всему растению. Оно выявляет функциональное разделение труда между регуляторными белками и определяет группу bHLH IVc как центральный узел системного гомеостаза железа», — сказал Лян Ган из XTBG, ведущий автор этого исследования.
Источник: Chinese Academy of Sciences. Автор: Лю Цзя.
На фото вы видите рост Arabidopsis thaliana при различных условиях выращивания. Фото: Чжао Цзюньхуэй.
Интересна тема? Подпишитесь на наши новости в ДЗЕН | Канал в Telegram | Группа Вконтакте | Дзен.новости.