Профессор Стаффан Перссон возглавил исследование и сказал, что в отличие от людей, которые могут отказаться от соленых закусок или пить больше воды, растение застряло в сильно засоленной (или засоленной) почве и должно использовать другую тактику, чтобы справиться с этим.«Все больше и больше сельскохозяйственных культур в мире сталкиваются с солевым стрессом из-за высокого содержания соли в почвах (также известного как засоление), затрагивающего 20% всех и 33% орошаемых сельскохозяйственных земель во всем мире», — сказал профессор Перссон из Мельбурнского университета. , Австралия, ранее работал в Институте молекулярной физиологии растений им. Макса Планка.«По оценкам, к 2050 году нам необходимо увеличить производство продуктов питания на 70%, чтобы накормить еще 2,3 миллиарда человек.
Соленость является основным ограничивающим фактором для этой цели, поскольку более 50% пахотных земель могут быть засолены 2050 год ‘«Поэтому очень важно для сельского хозяйства найти гены и механизмы, которые могут улучшить рост растений в таких условиях».Команда определила семейство белков, которые помогают растениям расти на соли, и обрисовала механизм того, как эти белки помогают растениям производить свою биомассу в условиях солевого стресса. Работа опубликована сегодня в журнале Cell.«Растения должны производить клетки большего размера и больше, если они хотят расти и развиваться», — добавил профессор Перссон.
«В отличие от клеток животных, клетки растений окружены клеточным экзоскелетом, называемым клеточными стенками, которые направляют рост растений и защищают растение от болезней. Важно отметить, что большая часть биомассы растений состоит из клеточной стенки, основным компонентом которой является целлюлоза.
«Следовательно, рост растений во многом зависит от способности растений продуцировать клеточные стенки и целлюлозу, в том числе в стрессовых условиях, и поэтому неудивительно, что исследования биосинтеза клеточных стенок имеют высокий приоритет».Предыдущие исследования исследовательской группы доктора Стаффана Перссона и других показали, что белковый комплекс, производящий целлюлозу, называемый целлюлозосинтазой, взаимодействует с внутриклеточной полимерной структурой, называемой микротрубочками, и управляется ею. Это взаимодействие важно для формы и стабильности растительных клеток.Текущее исследование показало, что ранее неизвестное семейство белков поддерживает механизм целлюлозосинтазы в условиях солевого стресса, и было названо «Компаньонами целлюлозосинтазы (СС)».
Мы показываем, что эти белки, которые мы назвали белками СС, являются частью комплекс целлюлозосинтазы во время синтеза целлюлозы », — сказал профессор Перссон.Исследователи обнаружили, что активность гена CC увеличивалась, когда растения подвергались воздействию высоких концентраций соли. Таким образом, группа исследователей выдвинула гипотезу об участии этих белков в солеустойчивости растений.
«Чтобы доказать эту гипотезу, мы удалили несколько генов семейства генов CC в модельном растении Arabidopsis thaliana (кресс-талеевик) и вырастили растения на солесодержащей среде. Эти мутировавшие растения показали себя намного хуже, чем растения дикого типа», — объясняет Кристофер Кестен, аспирант исследовательской группы доктора Перссона и соавтор этого исследования.
«На дополнительном этапе мы создали флуоресцентные версии белков CC и наблюдали с помощью специального микроскопа, где и как они функционируют. Было довольно неожиданно увидеть, что они способны поддерживать организацию микротрубочек под действием соли. «Эта функция помогает растениям поддерживать синтез целлюлозы во время стресса», — добавляет доктор Энн Эндлер, также соавтор исследования.Исследовательская группа продемонстрировала, что в то время как контрольные растения могли сохранять свои микротрубочки неповрежденными, растения, лишенные активности CC, не могли этого сделать.
Эта потеря функции микротрубочек привела к неспособности поддерживать синтез целлюлозы, что объясняет снижение роста растений на соли. Таким образом, эти результаты обеспечивают механизм того, как белки CC помогают производству биомассы растений в условиях солевого стресса.Доктор Стаффан Перссон был руководителем группы в Институте молекулярной физиологии растений им. Макса Планка до января 2015 года.
Сейчас он работает в Школе биологических наук при Мельбурнском университете в Австралии.