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Jun 19, 2023

塩ストレス下での Reaumuria soongorica の生理学的応答とプロテオミクス解析

Scientific Reports volume 12、記事番号: 2539 (2022) この記事を引用する 2676 アクセス数 6 引用数 1 Altmetric Metrics 詳細 この記事に対する著者の訂正は 2022 年 12 月 19 日に公開されました

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土壌の塩分は植物の成長を著しく制限する可能性があります。 それでも、レアウムリア・スンゴリカは塩分によく耐えます。 しかし、この植物の塩分に対する反応に関する大規模なプロテオミクス研究はまだ報告されていません。 ここでは、R. soongorica の苗木 (生後 4 か月) を、NaCl 溶液が土壌塩分ストレスのレベルをシミュレートする実験に使用しました。 CK (0 mM NaCl)、低塩ストレス (200 mM NaCl)、および高塩ストレス (500 mM NaCl) 下の R. soongorica の生重量、根/シュート比、葉の相対導電率、プロリン含量、総葉面積を測定しました。 。 結果は、葉のプロリン含有量が塩分濃度と正の相関があることを示しました。 塩分濃度が高くなると、植物の新鮮重量、根/シュート比、総葉面積は最初は増加しましたが、その後減少し、葉の相対電気伝導率はその逆でした。 iTRAQ プロテオミクス シーケンスを使用して、低塩と CK、高塩と対照、および高塩と低塩の比較で、それぞれ 47 177 136 個の発現差のあるタンパク質 (DEP) が同定されました。 比較グループから合計 72 の DEP がさらにスクリーニングされ、そのうち 34 の DEP が増加し、38 の DEP が減少しました。 これらの DEP は主に翻訳、リボソーム構造、生合成に関与しています。 最後に、21 の主要な DEP (SCORE 値 ≥ 60 ポイント) が、R. ソンゴリカの耐塩性の潜在的なターゲットとして同定されました。 塩ストレス下で処理した葉とCKの葉のタンパク質構造を比較することにより、我々はR.スーンゴリカの耐塩性能力を支える重要な候補遺伝子を明らかにした。 この研究は、塩ストレス条件下でのその生理学的適応戦略と分子調節ネットワーク、およびその繁殖を強化するための分子基盤についての新たな洞察を提供する。

土壌の塩類化は、世界中の農業と林業の持続可能な発展を制限する主な環境要因の 1 つです1。 塩類化は土壌の生産力を損ない、植物の生息地を破壊し、群集の多様性を減少させ、生態系の連鎖を破壊し、生態系機能の劣化または喪失につながります。 最近の統計によると、世界の塩アルカリ性土地の総面積は 9 億 5,400 万ヘクタールに達し、年間拡大率は 10% です2,3。 特に危険にさらされているのは乾燥地域と半乾燥地域で、降水量が少なく蒸発が多いという気候条件が土壌表面への塩分の蓄積をさらに促進します。 したがって、研究者が耐塩性植物の新しい品種を栽培し、地域の栽培でより多くの耐塩性植物を使用することが不可欠です。

塩ストレスによって引き起こされるイオン毒性と浸透圧ストレスに対処するために、植物は細胞や組織へのそのような損傷を最小限に抑える一連の適応メカニズムを進化させてきました4。 これらは主に、形態学的適応 5、浸透圧物質の調節 6、抗酸化酵素系の防御機能 7、光呼吸経路の変化 8、細胞内のイオンゾーンの隔離 9 から構成されます。 さらに、塩を分泌する植物の中には、塩腺を形成し、塩腺や小胞を使用して過剰な塩を体外に分泌して、塩イオンの大量の蓄積を避けることができる10。 近年、プロテオミクス技術の急速な進歩に伴い、プロテオミクスアプローチは塩ストレス条件に対する植物の反応を予測するための強力な近道を提供しています。 プロテオミクス技術を使用して、塩ストレス下での植物のタンパク質発現の違いを明らかにすることは、現在、ポストゲノム時代の研究のホットスポットです。 これまでの研究では、小葉 11、オクラ 12、イネ 13、アルファルファ 14、カンゾウ 15 など、塩ストレスを受けた植物のさまざまな組織や器官におけるタンパク質組成と細胞および細胞内構造の変化が分析されており、それによって塩ストレスを与える多くの塩反応性タンパク質が明らかになりました。耐性の特性。 これらには、アクアポリン、リボソームタンパク質、熱ショックタンパク質、プロテインキナーゼ、オルニチンデカルボキシラーゼ、アスコルビン酸ペルオキシダーゼ、およびいくつかの転写因子が含まれ、別の研究では、アルカロイド合成に関連するタンパク質が植物の二次代謝産物の生産に主要な役割を果たす可能性があることが示されています16。