Установлена молекулярная связь между компонентами часов риса и солеустойчивостью

Избыток ионов натрия (Na⁺) — наиболее распространённого растворимого катиона в засолённой почве — может повреждать растения, вызывая последовательно осмотический и окислительный стресс, особенно у гликофитных культур, включая рис.

Циркадные часы, эндогенная система отсчёта времени у высших растений, как было показано, служат важным интегратором сигналов множественных абиотических стрессов, включая солевой, у Arabidopsis. Однако, участвуют ли ключевые компоненты часов риса в солеустойчивости и каковы лежащие в основе механизмы, оставалось в значительной степени неясным.

В новом исследовании, опубликованном в The EMBO Journal 21 декабря, группа под руководством профессора Ван Лэй из Института ботаники Китайской академии наук достигла значительного прогресса, выявив новую молекулярную связь между основными компонентами часов и устойчивостью к солевому стрессу у риса.

Используя подход CRISPR/Cas9, исследователи систематически создали мутанты с потерей функции генов OsPRRs. Среди них OsPRR73 оказался единственным членом семейства, необходимым для солеустойчивости риса. Более того, было подтверждено, что OsPRR73 действует как компонент часов у риса.

Важно отметить, что исследователи обнаружили, что размер зерна и урожайность нулевых мутантов osprr73 значительно снижались в условиях солевого стресса. Растения-мутанты osprr73 были гиперчувствительны к обработке Na⁺, что указывает на необходимость OsPRR73 для адаптации к засолению.

Далее они идентифицировали OsHKT2;1, кодирующий локализованный в плазматической мембране транспортер притока Na⁺, как прямую транскрипционную мишень OsPRR73, опосредующую солеустойчивость.

Таким образом, при солевой обработке повышенный уровень OsPRR73 эффективно подавляет экспрессию OsHKT2;1, чтобы уменьшить накопление Na⁺.

Иммунопреципитационные масс-спектрометрические анализы далее идентифицировали HDAC10 как ядерный взаимодействующий белок OsPRR73, который репрессирует транскрипцию OsHKT2;1. Кроме того, было обнаружено, что OsHKT2;1 является основным нижележащим компонентом, опосредующим солевую гиперчувствительность растений osprr73.

«Транскрипционный модуль OsPRR73-OsHKT2;1 обеспечивает солеустойчивость риса путём регуляции гомеостаза Na⁺, что представляет собой новую молекулярную связь между циркадными часами и солеустойчивостью», — сказал профессор Ван.

Эти открытия прокладывают путь для дальнейшего расшифровки регуляторных сетей, с помощью которых циркадные часы риса обеспечивают реакции на абиотические стрессы. Связанные генетические ресурсы в этом исследовании могут быть полезны для выведения солеустойчивых сортов риса в будущем.