Активные формы кислорода "орут" о стрессе растениям
Сигнальная сеть активных форм кислорода (АФК) высоко консервативна среди аэробных организмов и контролирует широкий спектр биологических процессов, таких как рост, развитие и реакции на биотические и абиотические стимулы. Хотя ранние исследования, связанные с метаболизмом АФК, были сосредоточены на потенциальной токсичности и различных механизмах поглощения, более поздние исследования были сосредоточены на роли, которую они играют в качестве сигнальных молекул. Чтобы использовать АФК в качестве сигнальных молекул, нетоксичные уровни должны поддерживаться в тонком балансирующем действии между продукцией и неизбежным образованием АФК во время основных клеточных процессов. Различные биологические процессы, которые происходят в разных типах тканей, во множестве условий окружающей среды, могут регулироваться временной и пространственной координацией между АФК и другими сигналами. В ответ на стрессовые раздражители ранние сигнальные события у растений включают увеличение притока Ca 2+ в цитоплазму, активацию сигнальных путей и фосфорилирование белка. Все эти регуляторные механизмы могут быть активированы в течение нескольких секунд или минут. После этих ранних сигнальных событий долгосрочные ответы контролируют рост, развитие и выживание клеток.
Недавние открытия подчеркивают важность межклеточной коммуникации для обеспечения пространственно-временной координации сигналов у растений. Будучи сидячими организмами, растения выработали сложные механизмы акклиматизации и защиты, которые можно активировать в первичной ткани (тканях), подверженных стрессу, а также в дистальных участках, не подверженных непосредственно стрессу. Например: различные виды системной сигнализации у растений. Системная приобретенная резистентность, вызываемая патогенными микроорганизмами (вирусами, бактериями и грибами). Сигнал усиливает устойчивость системных тканей к патогенам. Системный ответ на рану, вызванный насекомыми и механическим повреждением. Сигнал активирует защитные механизмы в системных тканях от нападения насекомых. Системная приобретенная акклиматизация, вызванная абиотическими стимулами, такими как сильный свет, ультрафиолетовое излучение, жара, холод или соленость. Сигнал повышает толерантность системных тканей к абиотическому стрессу. Системные метаболические реакции, вызванные изменениями уровня сахара, фосфатов и других метаболитов. Сигнал изменяет метаболическое состояние в системных тканях. Системные реакции развития, активированные изменениями в условиях освещения и атмосферного CO 2, Рост и устное распределение координируются в новых развивающихся листьях.
Активация защитных или акклиматизирующих механизмов в системных или не подвергнутых сомнению тканях играет важную роль в предотвращении дальнейшей инфекции или повреждения всего растения.
АФК играют ключевую роль в регуляции многочисленных реакций на биотические и абиотические стрессы в растениях. Сложность ответов АФК на различные стимулы окружающей среды может быть, по крайней мере, частично, связана с различными регуляторными механизмами, которые функционируют во множестве типов тканей и стадий развития в различных условиях окружающей среды. В растениях развивались разные механизмы, которые контролируют временную и пространственную координацию между АФК и другими сигналами, активируемыми в отдельных частях растения в разное время. Ключевым механизмом координации этих сложных пространственных и временных реакций у растений является каскад межклеточных коммуникационных событий, которые приводят к образованию волны продукции АФК, которая быстро распространяется по различным тканям растения. Значение этой быстрой системной передачи сигналов в растениях было выявлено недавними исследованиями. Однако то, как волна интегрируется с различными сигналами, специфичными для напряжения, является открытым вопросом, который требует дальнейших исследований.
Ссылка на статью: https://academic.oup.com/jxb/article/65/5/1229/2884856
