Arabidopsis thaliana svar på salthalt

Som en modellorganism studeras Arabidopsis thalianas svar på salthalt för att underlätta förståelsen av andra mer ekonomiskt viktiga grödor.

Hög koncentration av salt i jorden har negativa effekter på växter. Det minskar till exempel den avkastning som växtväxter kan producera i 7 % av marken. Å andra sidan visar vissa växter anpassningar till förändringar i markens salthalt, genom att växtens exponering för salt initierar vissa mekanismer för cellosmotisk reglering och orsakar förändringar i denna växts vattenupptagnings- och förlustbeteende. En av sådana växter är modellväxten Arabidopsis thaliana , en medlem av familjen Brassicaceae . Arabidopsis thaliana är infödd i Eurasien och introducerades till vissa delar av Nordamerika. Den växer i stenig, sandig och störd terräng. Det har visat sig i många studier att Arabidopsis thaliana visade förbättrad Na ⁺ och H ⁺ extrudering från sina celler efter exponering för hög salthalt. En del av Arabidopsis sortiment kan ha inkluderat jord med hög salthalt och växten började anpassa sig till det.

Vid hög saltexponering upplever Arabidopsis en negativ osmotisk tryckgradient mellan den salta lösningen och dess xylem , och den absorberar Na ⁺ genom Na ⁺ permeabla transportörer. Växten minskar sedan påverkan av hög Na+-förekomst genom att förbättra Na+-utflödet från dess celler genom SOS-vägen. Två olika vägar i SOS-vägen kan aktivera SOS1, en molekyl som orsakar natriumutflöde. En väg är SOS2-SOS3, den andra är PLD-vägen. Detta visas i figur 1. SOS2-SOS3 sökväg:

1. Efter exponering för höga natriumnivåer ökar kalciumnivån i cytosolen . SOS3 kan upptäcka förhöjt kalcium genom att göra ett kalciumbindande protein , ett protein som upptäcker höga kalciumnivåer i cytosolen och binder till det.
2. SOS3-proteiner interagerar med proteinkinaser och blir sedan fosforylerade , vilket bygger upp komplexet SOS2-SOS3 kopplat till kalcium och sedan aktiverar SOS2
3. Aktivering av SOS2 trycker den till plasmamembranet och aktiverar sedan SOS1. Slutligen orsakar detta extrudering av eventuellt extra natrium till utsidan genom Na ⁺ /H ⁺ antiporter som är nära SOS1.
4. SOS2-SOS3-komplexet är nödvändigt för att generera hela svaret för SOS1. Men i mutanter som saknar SOS2-SOS3 kan natrium direkt reglera SOS1.

(PLD) väg

Hög salthalt ökar aktiviteten hos enzymet PLD1 , vilket orsakar ackumulering av fosfatidinsyra . PA aktiverar MPK6, ett proteinkinas som reglerar translationseffektivitet under förhållanden med hög salthalt. Sedan fosforylerar MPK6 SOS1 och orsakar återigen natriumutflöde.

Ett av experimenten som gav den tidigare vägen använde Arabidopsis- plantor som odlats i X-gal-skålar. Forskare använde 6–8 dagar gamla växter. MIFE-tekniken användes för att bedöma storleken på flöden av Na ⁺ , K ⁺ och H ⁺ . Experimentet gick ut på att klippa 8–10 mm långa rotsegment och placera dem i en Perspex-hållare. Sedan placerade de hållaren i en 4 mL kammare som innehåller den erforderliga lösningen. De gav cirka 50 minuter för den inställningen att nå jämvikt och tog sedan mätningarna. Genom en sådan teknik mätte de nettojonflöden.

Att titta på växternas reaktioner på salthalt kan hjälpa oss att särskilja de växter som visar de bästa svaren, det vill säga växter som visar minst negativ inverkan på sin kondition vid exponering för salthalt. Detta kan öppna upp möjligheten att plantera dem i jordar som andra växter inte kan överleva i.