Как нитрат преодолевает ингибирование растительным гормоном для стимуляции прорастания семян
Абсцизовая кислота (ABA), ключевой гормон, реагирующий на условия среды, сильно подавляет прорастание семян и является центральным регулятором этого процесса. Хотя в расшифровке молекулярных механизмов опосредованного ABA подавления прорастания достигнут значительный прогресс, потенциальная специфичность сигналинга ABA и регуляции прорастания семян в определённых условиях окружающей среды остаётся неясной.
В исследовании, опубликованном в The Plant Cell, учёные из Тропического ботанического сада Сишуанбаньна Китайской академии наук (CAS), Научно-технического университета Китая CAS и Хунаньского университета раскрыли, как нитрат противодействует опосредованному ABA подавлению прорастания семян у арабидопсиса (Arabidopsis thaliana), и обнаружили антагонистические отношения между нитратной сигнализацией и путями ABA, опосредованные ключевыми транскрипционными регуляторами.
Исследователи изучили механизм, с помощью которого нитрат способствовал прорастанию семян через Nin-Like Protein 8 (NLP8), с помощью анализа экспрессии генов и биохимических экспериментов. Они проанализировали экспрессию гена NLP8 в семенах арабидопсиса, культивируемых при разных концентрациях нитрата, и изучили уровни экспрессии нижестоящих генов, связанных с сигнализацией ABA. Также они наблюдали эффекты различных обработок на скорость и время прорастания семян.
Результаты показали, что при экзогенном применении нитрата калия и ABA нитрат частично снимал задержку прорастания семян, вызванную ABA. Ключевой компонент нитратной сигнализации NLP8 физически взаимодействовал с регуляторами пути ABA ABI3 и ABI5 и подавлял их активность. Азотное соединение смягчало ответы на ABA во время прорастания, не изменяя уровни самого ABA.
Примечательно, что сверхэкспрессия NLP8 подавляла гиперчувствительность к ABA у мутантов с нарушенными путями оксида азота, что указывает на потенциальные возможности для улучшения энергии прорастания семян в стрессовых условиях.
«Наше исследование показывает, что модуль NLP8-ABI3/ABI5 служит молекулярной точкой опоры, балансирующей доступность питательных веществ в окружающей среде с механизмами сдерживания развития. Это даёт представление для разработки стратегий улучшения всхожести сельскохозяйственных культур в неоптимальных условиях», — сказал профессор Ху Янру, автор-корреспондент исследования.