فعل و انفعالات بین Systemin و گونه های اکسیژن فعال گیاهی چیست؟

در قلمرو زیست شناسی گیاهی، شبکه پیچیده مسیرهای سیگنالینگ و فعل و انفعالات مولکولی همچنان محققان و بازیگران صنعت را مجذوب خود می کند. به‌عنوان تامین‌کننده Systemin، من از نزدیک شاهد علاقه فزاینده به درک رابطه پیچیده بین Systemin و گونه‌های اکسیژن فعال گیاهی (ROS) بوده‌ام. در این پست وبلاگ، جزئیات این فعل و انفعالات را بررسی خواهیم کرد و اهمیت آنها در دفاع، رشد و نمو گیاهان را بررسی خواهیم کرد.

Systemin: یک بازیکن کلیدی در سیگنالینگ کارخانه

Systemin یک هورمون پپتیدی گیاهی شناخته شده است که نقش مهمی در پاسخ زخم سیستمیک گیاهان گوجه فرنگی ایفا می کند. Systemin که در دهه 1990 کشف شد، از یک پروتئین پیش ساز بزرگتر، پروسیستمین، مشتق شده است. هنگامی که یک گیاه زخمی می شود، به عنوان مثال، توسط گیاهخواری حشرات یا آسیب مکانیکی، Systemin در آپوپلاست آزاد می شود. سپس به یک گیرنده خاص در سطح سلول های همسایه متصل می شود و باعث ایجاد یک آبشار از رویدادهای سیگنالینگ می شود.

اتصال Systemin به گیرنده آن باعث فعال شدن یک سری مسیرهای سیگنال دهی درون سلولی می شود. یکی از مراحل اولیه شامل فعال شدن میتوژن - پروتئین کینازهای فعال (MAPKs) است. این کینازها اهداف مختلف پایین دستی را فسفریله می‌کنند که منجر به فعال‌سازی رونویسی ژن‌های مرتبط با دفاع می‌شود. ژن‌های القا شده توسط Systemin اغلب در تولید مهارکننده‌های پروتئاز نقش دارند که می‌توانند با تداخل در هضم گیاه‌خواران، از آنها جلوگیری کنند.

گونه های فعال اکسیژن در گیاهان

گونه‌های اکسیژن فعال مولکول‌های بسیار واکنش‌پذیری هستند که شامل آنیون‌های سوپراکسید (O2-)، پراکسید هیدروژن (H2O2) و رادیکال‌های هیدروکسیل (·OH) می‌شوند. در گیاهان، ROS به عنوان محصولات فرعی فرآیندهای متابولیک طبیعی مانند فتوسنتز و تنفس تولید می شود. با این حال، تولید آنها همچنین می تواند به طور قابل توجهی در پاسخ به تنش های مختلف زیستی و غیرزیستی افزایش یابد.

در شرایط عادی، گیاهان یک سیستم دفاعی آنتی اکسیدانی توسعه یافته برای حفظ تعادل سطوح ROS دارند. این سیستم شامل آنزیم هایی مانند سوپراکسید دیسموتاز (SOD)، کاتالاز (CAT) و آسکوربات پراکسیداز (APX) و همچنین آنتی اکسیدان های غیر آنزیمی مانند اسید آسکوربیک و گلوتاتیون است. هنگامی که گیاهان در معرض استرس قرار می گیرند، تولید ROS می تواند از ظرفیت سیستم آنتی اکسیدانی فراتر رود و منجر به استرس اکسیداتیو شود.

تعاملات بین Systemin و ROS

تولید ROS توسط Systemin راه اندازی شد

یکی از مهم‌ترین تعاملات بین Systemin و ROS، توانایی Systemin در القای تولید ROS در سلول‌های گیاهی است. هنگامی که Systemin به گیرنده خود متصل می شود، یک آبشار سیگنالینگ را فعال می کند که در نهایت منجر به فعال شدن NADPH اکسیدازها می شود. این آنزیم ها مسئول تولید آنیون های سوپراکسید در غشای پلاسما هستند. سپس آنیون های سوپراکسید به سرعت توسط SOD به پراکسید هیدروژن تبدیل می شوند.

تولید ROS در پاسخ به Systemin بخش مهمی از مکانیسم دفاعی گیاه است. ROS می تواند به طور مستقیم به غشاها و ماکرومولکول های پاتوژن مهاجم آسیب برساند. آنها همچنین می توانند به عنوان مولکول های سیگنالی عمل کنند و باعث فعال شدن ژن های مرتبط با دفاع پایین دست شوند. به عنوان مثال، پراکسید هیدروژن می‌تواند در غشای سلولی پخش شود و فاکتورهای رونویسی را فعال کند که در بیان ژن‌های کدکننده مهارکننده‌های پروتئاز و سایر پروتئین‌های دفاعی نقش دارند.

ROS - تنظیم میانجی سیگنالینگ سیستم

از طرف دیگر، ROS می تواند مسیر سیگنالینگ Systemin را نیز تنظیم کند. سطوح بالای ROS می تواند باعث آسیب اکسیداتیو به پروتئین ها و لیپیدهای سلول، از جمله اجزای مسیر سیگنالینگ Systemin شود. برای مثال، ROS می‌تواند باقی‌مانده‌های سیستئین در پروتئین‌ها را اکسید کند و منجر به تغییر در ساختار و عملکرد آنها شود. این می تواند فعالیت پروتئین های دخیل در سیگنال دهی Systemin را تقویت یا مهار کند.

در برخی موارد، ROS می تواند به عنوان تنظیم کننده مثبت سیگنالینگ Systemin عمل کند. به عنوان مثال، سطوح پایین پراکسید هیدروژن می تواند فسفوریلاسیون MAPK ها را که اجزای کلیدی آبشار سیگنالینگ Systemin هستند، افزایش دهد. این می تواند منجر به فعال شدن قوی تر ژن های مرتبط با دفاع شود. با این حال، تولید بیش از حد ROS نیز می تواند تأثیر منفی بر سیگنالینگ Systemin داشته باشد. استرس اکسیداتیو می تواند باعث غیرفعال شدن پروتئین های سیگنالینگ شود که منجر به اختلال در پاسخ دفاعی می شود.

نقش در سیگنال دهی سیستمیک

تعامل بین Systemin و ROS نیز برای سیگنال دهی سیستمیک در گیاهان مهم است. هنگامی که یک گیاه زخمی می شود، تولید محلی Systemin و ROS می تواند پاسخ سیستمیک را در قسمت های غیر زخمی گیاه ایجاد کند. ROS می تواند به عنوان سیگنال های متحرک عمل کند و از طریق آپوپلاست و سیمپلاست به سلول های همسایه پخش شود. آنها همچنین می توانند تولید مولکول های سیگنالینگ دیگر مانند اسید جاسمونیک را القا کنند که می تواند پاسخ دفاعی سیستمیک را بیشتر تقویت کند.

پیامدها برای سلامت گیاهان و کشاورزی

درک تعاملات بین Systemin و ROS پیامدهای قابل توجهی برای سلامت گیاهان و کشاورزی دارد. با دستکاری مسیر سیگنالینگ Systemin - ROS، ممکن است بتوان مکانیسم های دفاعی طبیعی گیاه را در برابر آفات و بیماری ها تقویت کرد. به عنوان مثال، کاربرد اگزوژن Systemin یا فعال سازی سیگنالینگ Systemin می تواند به عنوان یک استراتژی برای محافظت از محصولات در برابر علفخواران استفاده شود.

علاوه بر این، تعامل بین Systemin و ROS نیز می‌تواند برای بهبود تحمل گیاهان در برابر تنش‌های غیر زنده مورد استفاده قرار گیرد. از آنجایی که ROS در هر دو واکنش تنش زنده و غیر زنده نقش دارد، فعال شدن مسیر Systemin - ROS ممکن است به گیاهان کمک کند تا بهتر با چالش‌های محیطی مانند خشکسالی، شوری و دماهای شدید مقابله کنند.

محصولات ما و ارتباط آنها

به عنوان تامین کننده Systemin، ما متعهد به ارائه محصولات با کیفیت بالا برای کاربردهای تحقیقاتی و کشاورزی هستیم. پپتیدهای Systemin ما به دقت سنتز و خالص می شوند تا از فعالیت بیولوژیکی آنها اطمینان حاصل شود. علاوه بر Systemin، ما همچنین طیف وسیعی از پپتیدهای مرتبط را ارائه می دهیم که می توانند برای مطالعه مسیرهای سیگنالینگ در گیاهان استفاده شوند.

مثلا ما عرضه می کنیمپروتئین کیناز C (19 - 36)، که می تواند برای بررسی نقش پروتئین کینازها در آبشار سیگنالینگ Systemin استفاده شود. ماپپتید SCPAهمچنین ممکن است برای مطالعه برهمکنش های بین Systemin و سایر مولکول های سیگنالینگ مرتبط باشد. وماده P (2 - 11) / دکا - ماده Pمی تواند به عنوان ابزاری برای درک زمینه گسترده تر سیگنال دهی با واسطه پپتید در گیاهان استفاده شود.

برای تهیه با ما تماس بگیرید

اگر به محصولات Systemin ما یا هر یک از پپتیدهای مرتبط علاقه دارید، توصیه می کنیم برای تهیه و بحث بیشتر با ما تماس بگیرید. تیم کارشناسان ما آماده کمک به شما در زمینه تحقیقات یا نیازهای کشاورزی شما هستند. خواه شما یک زیست شناس گیاهی باشید که به دنبال مطالعه مکانیسم های اساسی سیگنال دهی گیاهی هستید یا کشاورز که به دنبال راه حل های نوآورانه برای حفاظت از محصولات است، ما محصولات و دانش لازم را برای حمایت از شما داریم.

مراجع

Bergey, DR, Pearce, G., & Ryan, CA (1999). Systemin یک زخم - آبشار سیگنالینگ در گوجه فرنگی را فعال می کند. فیزیولوژی گیاهی، 119(4)، 1351 - 1357.
میتلر، آر (2002). استرس اکسیداتیو، آنتی اکسیدان ها و تحمل استرس. روندها در علوم گیاهی، 7 (9)، 405 - 410.
Orozco - Cardenas, ML, Narvaez - Vasquez, J., & Ryan, CA (2001). پراکسید هیدروژن به عنوان پیام رسان دوم برای القای ژن های دفاعی در گیاهان گوجه فرنگی در پاسخ به زخم، سیستمین و متیل جاسمونات عمل می کند. سلول گیاهی، 13 (7)، 1793 - 1805.

مقاله