Μελέτη του μηχανισμού της NAD που ρυθμίζει την αντίδραση των φυτών στο στρες άλατος

Η Κίνα είναι μια μεγάλη χώρα αλμυρού φυσικού χώρου, η οποία αντιπροσωπεύει το ένα δέκατο της συνολικής έκτασης αλκαλικών γαιών στον κόσμο. Το άλας και η αλκαλική καταπόνηση είναι ένας από τους κύριους παράγοντες μείωσης της απόδοσης των καλλιεργειών. Δεν είναι μόνο χρήσιμο να διασαφηνιστεί ο μοριακός μηχανισμός της απόκρισης των φυτών στο στρες άλατος, αλλά και να δοθεί θεωρητική βάση και υποψήφια γονίδια για τη γενετική βελτίωση των καλλιεργειών.

Πρόσφατα, η ερευνητική ομάδα του Wang Songhu του Ινστιτούτου Βιολογίας του Τσανγκντού, η Κινεζική Ακαδημία Επιστημών δημοσίευσε ένα ερευνητικό έγγραφο σχετικά με το φυτικό περιοδικό, με τίτλο Η κλωνοποίηση και ο χαρακτηρισμός της μετάλλαξης υπερευαισθησίας στο άλας άλατος (HSS), που επηρεάζεται στην συνθετάση κινολινικού, υπογραμμίζει τη συμμετοχή του NAD σε επαγόμενη από άγχος πρόσκτηση του ΑΒΑ και της προλίνης, αποκαλύπτοντας τον ενδοκυτταρικό μηχανισμό. Ο μηχανισμός του ΝΑϋ (δινουκλεοτίδιο αδενίνης νικοτιναμιδίου) , ένα συνένζυμο πολλών αφυδρογενασών, σε απόκριση στο στρες άλατος στα φυτά.

Μέσω της πρώιμης χημικής μεταλλαξιογονίας του EMS, εξετάστηκε και απομονώθηκε ένα υπερευαίσθητο μεταλλαγμένο άγχος άλατος του Arabidopsis. Η τεχνική Mutmap χρησιμοποιήθηκε για να αναγνωρίσει ότι η μετάλλαξη μεμονωμένης βάσης του HSS εντοπίστηκε στην άκρως διατηρημένη περιοχή Nada του QS στην αρχή της οδού βιοσύνθεσης. Δεν έχει αποκαλυφθεί η λειτουργία του γονιδίου QS ως απάντηση στο στρες άλατος. Ο κύριος λόγος είναι ότι το μεταλλαγμένο knockout του γονιδίου QS είναι θανατηφόρο. Το μεταλλαγμένο HS που αναφέρθηκε σε αυτή τη μελέτη είναι το μεταλλαγμένο knockdown του γονιδίου. Η υποκατάσταση αμινοξέων που προκαλείται από σημειακή μετάλλαξη αναστέλλει την ενζυμική δραστικότητα του QS, και έτσι μειώνει σημαντικά τη βιοσύνθεση του NAD. Μέσω της γενετικής συμπληρωματικότητας και της εξωγενούς προσθήκης, μπορεί να αποκατασταθεί η υπερευαισθησία του στρες από άλατα του μεταλλάκτη, υποδεικνύοντας ότι η έλλειψη NAD οδηγεί στην υπερευαισθησία του μεταλλάκτη στο στρες άλατος.

Η μελέτη αποκάλυψε περαιτέρω ότι η έλλειψη συνθετικής σύνθεσης σε μεταλλαγμένους HSS αναστέλλει σημαντικά την βιοσύνθεση ΑΒΑ και προλίνης που προκαλείται από το στρες, η οποία εξαρτάται από το συνένζυμο, ενώ η ανεπάρκεια σύνθεσης ΑΒΑ μείωσε την επαγόμενη από το στρες και εξαρτώμενη από ΑΒΑ έκφραση ανθεκτικών σε στρες γονιδίων και ανεπάρκεια προλίνης οδήγησε κυττάρων ευαίσθητων στο οσμωτικό στρες και την επαγόμενη συσσώρευση ROS. Είναι ενδιαφέρον ότι το εξωγενές ΑΒΑ και προλίνη μπορεί μόνο να αποκαταστήσει μερικώς την υπερευαισθησία των μεταλλαγμένων HS σε στρες άλατος, υποδεικνύοντας ότι άλλες οδοί που επηρεάζονται από το NAD συμμετέχουν επίσης στην ανταπόκριση στο στρες άλατος. Αυτή η μελέτη όχι μόνο κλωνοποίησε και βρήκε ένα νέο γονίδιο απόκρισης στο στρες άλατος, αλλά αποκάλυψε επίσης τον μηχανισμό της NAD που ρυθμίζει την αντίδραση άγχους άλατος.