Sistemin, bitkilerde savunma tepkilerinin tetiklenmesinde önemli bir rol oynayan, iyi bilinen bir bitki peptid hormonudur. Bir Systemin tedarikçisi olarak, Systemin kaynaklı savunma tepkilerinin ardındaki mekanizmaların anlaşılmasına yönelik artan ilgiye tanık oldum. Bu blogda, Systemin'in bitki korumadaki önemini vurgulayarak, bu yanıtları yöneten temel mekanizmaları inceleyeceğim.
Sistemin Keşfi ve Genel İşlevi
Sistemin ilk olarak domates bitkilerinde keşfedilmiştir. Tipik olarak otçul saldırıları veya mekanik hasarın neden olduğu yaralanmalara yanıt olarak salınan küçük, 18 amino asitli bir peptiddir. Systemin serbest bırakıldığında bir sinyal molekülü gibi davranarak bitkide çeşitli savunma mekanizmalarının aktivasyonuna yol açan bir dizi olayı başlatır.
Reseptör Bağlanması ve Sinyal Başlatma
Sistemin kaynaklı savunma yanıtlarındaki ilk adım, Sisteminin bitki hücre zarı üzerindeki spesifik reseptörüne bağlanmasıdır. Domates bitkilerindeki Sistemin reseptörünün, SR160 adı verilen, lösin bakımından zengin tekrar reseptörü benzeri kinaz (LRR - RLK) olduğu belirlenmiştir. Sistemin SR160'a bağlandığında reseptörün kinaz aktivitesini aktive eder. Bu fosforilasyon olayı, bir anahtarın karmaşık bir mekanizmayı başlatmasına benzer şekilde, hücre içinde bir zincirleme reaksiyonu başlatır.
Aktive edilen reseptör daha sonra aşağı yöndeki sinyal moleküllerini toplar ve fosforile eder. Bu moleküller sıklıkla MAPK (mitojenle aktifleştirilen protein kinaz) kademesinde yer alır. MAPK kademesi, bitkilerde ve hayvanlarda yüksek oranda korunmuş bir sinyal yoludur. Systemin sinyallemesi bağlamında MAPK'lerin aktivasyonu, transkripsiyon faktörlerinin fosforilasyonuna yol açar. Bu transkripsiyon faktörleri, spesifik DNA dizilerine bağlanabilen ve genlerin ekspresyonunu düzenleyebilen proteinlerdir.
Jasmonik Asit Yolunun Aktivasyonu
Sistemin sinyallemesinin en önemli aşağı yönlü etkilerinden biri, jasmonik asit (JA) yolunun aktivasyonudur. JA, otçullara karşı savunma da dahil olmak üzere çeşitli stres yanıtlarında rol oynayan iyi bilinen bir bitki hormonudur.
Systemin, MAPK kademesini aktive ettiğinde sonuçta JA sentezine yol açar. JA sentezi hücre zarından linolenik asit salınımı ile başlar. Linolenik asit daha sonra bir dizi enzimatik reaksiyonla 12 - okso - fitodienoik aside (OPDA) dönüştürülür. OPDA daha sonra peroksizoma taşınır ve burada JA'ya dönüştürülür.
JA sentezlendikten sonra reseptörü COI1'e (koronatine duyarsız 1) bağlanır. JA - COI1 kompleksi daha sonra bozunma için spesifik baskılayıcı proteinleri hedefler. Bu baskılayıcı proteinler normalde savunmayla ilgili genlerin ifadesinde yer alan transkripsiyon faktörlerinin aktivitesini inhibe eder. Baskılayıcıların bozulmasıyla birlikte, transkripsiyon faktörleri savunmayla ilgili genlerin promotör bölgelerine bağlanmak ve transkripsiyonlarını başlatmakta serbesttir.
Savunmanın İfadesi - İlgili Genler
JA yolunun aktivasyonu, çok sayıda savunmayla ilgili genin yukarı regülasyonuna yol açar. Bu genler, bitki savunmasında farklı işlevlere sahip çeşitli proteinleri kodlar.
Bazı genler proteaz inhibitörlerini kodlar. Proteaz inhibitörleri, otçulların bağırsağında proteazların aktivitesini inhibe edebilen proteinlerdir. Otçullar, proteaz inhibitörlerini eksprese eden bitkilerle beslendiklerinde, proteazlar gıdadaki proteinleri parçalamak için gerekli olduğundan sindirimleri bozulur. Bu, bitkinin otobur için besin değerini azaltır ve sonuçta otoburun büyümesinin ve hayatta kalmasının azalmasına yol açabilir.
Savunmayla ilgili diğer genler, ikincil metabolitlerin sentezinde yer alan proteinleri kodlar. Alkaloitler, fenolikler ve terpenoidler gibi ikincil metabolitlerin bitki savunmasında çeşitli işlevleri vardır. Örneğin, bazı alkaloitler otçullar için toksik olabilirken, fenolikler antioksidan görevi görebilir ve ayrıca antimikrobiyal özelliklere de sahip olabilir.
Sistemik Sinyalizasyon
Sistemin neden olduğu savunma yanıtlarının dikkate değer özelliklerinden biri, sistemik yanıtları tetikleyebilme yeteneğidir. Bitkinin bir kısmı hasar gördüğünde, Systemin sadece hasarlı dokudaki savunma tepkilerini harekete geçirmekle kalmaz, aynı zamanda bitkinin doğrudan etkilenmeyen diğer kısımlarındaki savunma tepkilerini de harekete geçirir.
Sistemik sinyallemenin, Sisteminin kendisinin veya diğer sinyalleme moleküllerinin floem boyunca hareketini içerdiği düşünülmektedir. Systemin veya onun aşağı yönlü sinyalleri bitkinin uzak kısımlarına ulaştığında, hasarlı dokuda olduğu gibi aynı savunma sinyalleme zincirini başlatırlar. Bu, bitkinin yalnızca küçük bir kısmı başlangıçta hasar görmüş olsa bile, bitkinin tüm vücudunu potansiyel otçul saldırılarına hazırlamasına olanak tanır.
Diğer Peptit Sinyal Sistemleriyle Karşılaştırma
Bitki peptid sinyalleme dünyasında Systemin tek oyuncu değildir. Başka peptidler de var, örneğinAnnorfin A (1 - 9),Galanin Mesajı İlişkili Peptid (44 - 59) Amit, Ve6 × Onun Peptidiçeşitli fizyolojik süreçlerde de önemli roller oynarlar.
Bu peptitler, Sistemin ile karşılaştırıldığında farklı işlevlere ve sinyal mekanizmalarına sahip olsa da, hepsi, bitkilerde veya diğer organizmalarda spesifik tepkileri tetikleyebilen küçük, biyoaktif moleküller olma ortak özelliğini paylaşıyor. Örneğin, Dynorphin A (1 - 9), hayvanlarda ağrı modülasyonu bağlamında incelenmiştir, ancak bitkilerde veya diğer hayvan dışı sistemlerdeki potansiyel rolü hala bir araştırma alanıdır.
Tarıma Yönelik Etkileri
Sistemin kaynaklı savunma tepkilerinin mekanizmalarını anlamanın tarım için önemli etkileri vardır. Systemin sinyal yolunu geliştirerek, mahsullerin otçullara ve zararlılara karşı doğal savunma yeteneklerini potansiyel olarak geliştirebiliriz. Bu, olumsuz çevresel etkileri olan kimyasal pestisitlere olan bağımlılığı azaltabilir.
Örneğin, bitkilerde Sistemin veya reseptörünün aşırı ekspresyonu için genetik mühendisliği teknikleri kullanılabilir. Bu, savunma sinyalleme kademesinin daha güçlü bir şekilde aktivasyonuna ve otobur saldırılarına karşı daha iyi korumaya yol açacaktır. Ek olarak, Systemin sinyalleme bilgisi, Systemin'in etkisini taklit eden veya aktivitesini artıran yeni biyopestisitlerin geliştirilmesinde kullanılabilir.
Çözüm
Sonuç olarak, Sistemin kaynaklı savunma yanıtları karmaşık ve oldukça düzenlenmiş bir süreçtir. Sisteminin reseptörüne ilk bağlanmasından, MAPK kaskadının ve JA yolunun aktivasyonuna, savunmayla ilgili genlerin ifadesine ve sistemik sinyallemeye kadar her adım, bitkinin kendisini otçullara karşı savunma yeteneği için çok önemlidir.
Bir Systemin tedarikçisi olarak Systemin'in tarım ve bitki araştırmalarındaki potansiyel uygulamaları beni heyecanlandırıyor. Systemin hakkında daha fazla bilgi edinmek istiyorsanız veya araştırmanız veya tarımsal ihtiyaçlarınız için Systemin'i satın almayı düşünüyorsanız, bir satın alma görüşmesi için iletişime geçmenizi öneririm. Sistemin kaynaklı savunma tepkilerinin mekanizmalarını anlamak, yalnızca bilimsel açıdan büyüleyici olmakla kalmıyor, aynı zamanda bitki koruma konusunda daha sürdürülebilir ve çevre dostu bir yaklaşım için de büyük umut vaat ediyor.
Referanslar
- Pearce, G., Strydom, D., Johnson, S. ve Ryan, CA (1991). Domates yapraklarından elde edilen bir polipeptit, yara kaynaklı proteinaz inhibitör sentezini indükler. Bilim, 253(5024), 895 - 898.
- Ryan, CA ve Pearce, G. (2003). Sistemin: bitki savunma tepkileri için bir polipeptit sinyali. Bitki Biyolojisinin Yıllık İncelemesi, 54, 111 - 136.
- Wasternack, C. ve Hause, B. (2013). Jasmonatlar: Bitki stres tepkisinde, büyümesinde ve gelişmesinde biyosentez, algı, sinyal iletimi ve eylem. Annals of Botany'deki 2007 incelemesine ilişkin bir güncelleme. Botanik Yıllıkları, 111(1), 1021 - 1058.