Яблоко C2H2

Исследования в области садоводства, том 8, Номер статьи: 159 (2021 г.) Цитировать эту статью

Доступы 1986 г.

22 цитаты

1 Альтметрика

Подробности о метриках

Жасмоновая кислота (ЖК) играет важную роль в регулировании старения листьев. Однако молекулярные механизмы старения листьев яблони (Malus Domestica) остаются неясными. В этом исследовании мы обнаружили, что MdZAT10, фактор транскрипции цинковых пальцев (TF) типа C2H2 в яблоке, заметно ускоряет старение листьев и увеличивает экспрессию генов, связанных со старением. Чтобы изучить, как MdZAT10 способствует старению листьев, мы провели скрининг с помощью жидкостной хроматографии/масс-спектрометрии. Мы обнаружили, что MdABI5 физически взаимодействует с MdZAT10. MdABI5, важный положительный регулятор старения листьев, значительно ускорял старение листьев яблони. Было обнаружено, что MdZAT10 усиливает транскрипционную активность MdABI5 для MdNYC1 и MdNYE1, тем самым ускоряя старение листьев. Кроме того, мы обнаружили, что экспрессия MdZAT10 индуцируется метилжасмонатом (MeJA), который ускоряет старение листьев, индуцированное JA. Мы также обнаружили, что JA-чувствительный белок MdBT2 напрямую взаимодействует с MdZAT10 и снижает стабильность его белка за счет убиквитинирования и деградации, тем самым задерживая MdZAT10-опосредованное старение листьев. В совокупности наши результаты дают новое представление о механизмах, с помощью которых MdZAT10 положительно регулирует JA-индуцированное старение листьев яблони.

Старение листьев растений, последняя стадия развития листьев, сопровождается рядом физиологических и биохимических изменений, включая деградацию внутриклеточных органелл и гидролиз макромолекул для перемещения питательных веществ и энергии во вновь развивающиеся ткани или органы хранения1. Важно понимать, как растения регулируют процесс старения, чтобы предотвратить серьезные потери урожая в сельском хозяйстве. Процесс старения листьев может быть запущен и ускорен неблагоприятными факторами окружающей среды, включая длительную темноту, засуху и атаку патогенов2,3,4, а также эндогенными факторами, такими как возраст, стадия развития и растительные гормоны5,6. Старение листьев подавляет фотосинтетическую способность и, таким образом, снижает качество и урожайность урожая7,8. Таким образом, замедление старения листьев дает потенциальную экономическую выгоду7.

Известно, что растительные гормоны влияют на время старения листьев. Гормоны, такие как абсцизовая кислота (АБК), жасмоновая кислота, этилен (ЭТ) и салициловая кислота (СА), ускоряют процесс старения листьев, тогда как ауксин, цитокинины (ЦК) и гибберелловая кислота (ГК) замедляют старение листьев9. JA представляет собой фитогормон липидного происхождения, который широко распространен в царстве растений и играет важную роль в регуляции множества физиологических процессов в растениях, включая рост корней, старение листьев и реакцию на повреждения и патогены10,11,12,13. У арабидопсиса содержание эндогенной ЖК в стареющих листьях выше, чем в нестареющих листьях14. В соответствии с этим повышенным содержанием JA, несколько генов, участвующих в пути биосинтеза JA, такие как LIPOXYGENASE 1/3/4 (LOX1/3/4) и ALLENOXIDE CYCLASE 1 (AOC1), также заметно повышаются во время старения листьев14. В ответ на JA белки JASMONATE ZIM-DOMAIN (JAZ) взаимодействуют с CORONATINE INSENSITIVE1 (COI1), компонентом комплекса SCFCOI115,16. Белки JAZ затем разрушаются протеасомой 26S, тем самым высвобождая нижестоящие JA-чувствительные гены, такие как транскрипционный фактор bHLH MYC216,17. MYC2 положительно регулирует JA-индуцированное старение листьев путем прямой активации экспрессии ГЕНА 29, ассоциированного со старением (SAG29), а MYC2 взаимодействует с ТФ подгруппы IIId bHLH bHLH03, 13, 14 и 17, которые антагонистически регулируют старение листьев18.

Большое количество генетических и транскриптомных исследований показали, что ТФ регулируют процесс старения листьев10,19. Некоторые ТФ играют решающую роль в сетях регуляции старения листьев; эти TF включают членов семейств bHLH, NAC, MYB, WRKY, bZIP, цинкового пальца C2H2-типа и AP2/EREBP19,20. Белки цинковых пальцев (ZFP) типа C2H2 представляют собой большое семейство регуляторов транскрипции у растений21. Известно, что различные ТФ цинковых пальцев типа C2H2 участвуют в развитии растений и реакциях на стресс22,23. Большинство ZFP содержат от одного до четырех высококонсервативных мотивов QALGGH24. Кроме того, некоторые ZFP содержат мотивы C-концевой ERF-ассоциированной амфифильной репрессии (EAR), которые действуют как репрессоры транскрипции25,26. Было обнаружено, что несколько членов семейства ТФ «цинковые пальцы» типа C2H2 повышают или понижают регуляцию во время естественного старения листьев19, что указывает на то, что ТФ «цинковые пальцы» типа C2H2 могут участвовать в старении листьев. Белок цинковых пальцев арабидопсиса 2 (AZF2), ТФ цинковых пальцев C2H2-типа, положительно регулирует возрастное старение листьев27.