Language
Country/Area
No result found
Секретное оружие растений: что такое ферменты, уничтожающие АФК, и как они противостоят засухе?
Поскольку кризис глобального изменения климата становится все более очевидным, засуха стала серьезной проблемой для роста растений. Чтобы выжить в засушливых условиях, многие растения выработали ряд механизмов самозащиты. Среди них решающую роль играют ферменты, поглощающие активные формы кислорода (АФК).
Засухоустойчивость — это способность растения поддерживать производство биомассы в периоды засухи или в условиях нехватки воды.
Сталкиваясь со стрессом, вызванным засухой, растения могут осуществлять долгосрочные и краткосрочные физиологические реакции для поддержания жизнедеятельности. Краткосрочная реакция заключается в закрытии устьиц листьев, что помогает сократить потери воды, в то время как долгосрочная реакция заключается в реорганизации корневой системы для увеличения способности поглощать воду. В это время постепенно проявляется роль ферментов, очищающих АФК. Они защищают растительные клетки, удаляя избыток свободных радикалов кислорода и снижая окислительный стресс.
Функция ферментов, очищающих ROS
Активные формы кислорода — это встречающиеся в природе молекулы, которые действуют как палка о двух концах во время роста и развития растений. Хотя они играют активную роль в передаче сигналов и иммунных реакциях, избыток активных форм кислорода может вызвать повреждение клеток.
Ферменты, уничтожающие АФК, такие как супероксиддисмутаза (СОД) и каталаза (КАТ), являются основным оружием растений в борьбе с окислительным стрессом и могут эффективно снижать содержание свободных радикалов.
Эти ферменты быстро активируются, когда растения испытывают стресс от засухи в ответ на усиление окислительного стресса из-за дефицита воды. Благодаря этому механизму растения могут не только замедлять повреждение клеток, но и поддерживать нормальный рост и воспроизводство.
Адаптивность растений
В процессе эволюции растения выработали ряд адаптивных механизмов, позволяющих справляться с засухой разной степени сложности. Эти адаптивные возможности можно разделить на четыре категории:
<ул>Эти растения не только демонстрируют адаптацию в своей структуре, но и вносят коррективы в свои внутренние биохимические процессы, поэтому использование этих механизмов для выведения культур, более устойчивых к засухе, стало важной темой исследований.
Роль генов
Различные факторы транскрипции (TF) отвечают за регуляцию экспрессии генов, связанных с устойчивостью к засухе, таких как белок, связывающий элемент ответа на дегидратацию (DREB), и фактор, связывающий элемент ответа ABA (AREB). Эти факторы транскрипции помогают растениям адаптироваться к засухе, регулируя распределение воды, стимулируя рост корней и т. д.
При изучении Arabidopsis thaliana было обнаружено, что повышенная экспрессия гена DREB может эффективно повышать устойчивость растения к засухе и высокому содержанию соли в среде.
Эти генетические улучшения позволяют исследователям в области сельского хозяйства создавать сорта сельскохозяйственных культур, более устойчивые к засухе, с помощью технологий генной инженерии, тем самым повышая продовольственную безопасность.
Применение в сельском хозяйстве
По мере увеличения частоты засух ущерб, нанесенный посевам, приводит к сокращению производства продовольствия. Поэтому разработка засухоустойчивых генетически модифицированных культур стала важной задачей мирового сельского хозяйства. Это не только повышает эффективность использования водных ресурсов, но и обеспечивает доход фермеров.
Необходимость международного сотрудничества
Страны сотрудничают друг с другом в исследованиях по повышению устойчивости сельскохозяйственных культур к засухе. Например, международные организации, такие как CGIAR, продвигают проекты по внедрению гена DREB1 в такие сельскохозяйственные культуры, как рис и пшеница, для проверки эффекта устойчивости к засухе. Целью этой серии исследований и сотрудничества является разработка сортов сельскохозяйственных культур, адаптированных к будущим экстремальным климатическим условиям. <блокцитаты>
Давайте подумаем: по мере усиления глобального изменения климата, как в будущем будут развиваться растения, чтобы адаптироваться к меняющейся окружающей среде?
