Istraživači sa Nacionalnog univerziteta u Singapuru (NUS) otkrili su mehanizam prilagođavanja soli u biljkama koji olakšava uklanjanje hlorida iz korena i povećava toleranciju na slanost. Rad je objavljen u časopisu Nature Communications.
Salinitet zemljišta je jedan od najštetnijih faktora stresa u životnoj sredini, a povećana slanost predstavlja sve veći izazov za proizvodnju useva i negativno utiče na prinose useva širom sveta. Prekomerna akumulacija rastvorljivih soli, posebno natrijum hlorida (NaCl), u zoni korena ozbiljno ometa rast biljaka, smanjujući produktivnost useva. Iako su hloridni joni (Cl – ) esencijalni hranljivi sastojci za biljke u niskim koncentracijama, njihovo prekomerno nakupljanje je toksično za biljne ćelije.
Biljke su razvile različite strategije da se nose sa takvim stresovima iz okoline koristeći različite kanale i transportere za održavanje ravnoteže jona (jonska homeostaza) u svojim ćelijama. Iako postoji bolje razumevanje homeostaze natrijum jona pod stresom soli, uklanjanje hloridnih jona nije dobro shvaćeno.
Da bi se ovo pozabavilo, istraživački tim predvođen profesorom Prakašom Kumarom sa Odeljenja za biološke nauke, NUS je otkrio novi mehanizam adaptacije biljaka na stres soli koji uključuje translokaciju specifičnog proteina hloridnog kanala, AtCLCf, izazvanu NaCl.
Njihov rad je otkrio da se protein AtCLCf pravi i čuva u endomembranskom sistemu (Golgijev aparat) u normalnim uslovima rasta. Kada se ćelije korena tretiraju solju, AtCLCf se prenosi na plazma membranu (PM), gde pomaže u uklanjanju viška hloridnih jona. Ovo predstavlja novi mehanizam za povećanje tolerancije biljke na slanost.
Istraživanje je realizovano u saradnji sa dr Jirijem Frimlom sa Instituta za nauku i tehnologiju, Austrija i profesorom Ksu Jian sa Univerziteta Radboud, Holandija.
Studija je takođe identifikovala faktor transkripcije, AtVRKI9, koji direktno reguliše ekspresiju AtCLCf gena kada je biljka pod stresom soli.
NaCl uzrokuje da se protein AtCLCf kreće iz unutrašnjosti ćelije (Golgi) na površinu ćelije uz pomoć drugog proteina zvanog AtRABA1b/BEKS5. Ako je ovo kretanje blokirano inhibitorom (brefeldin-A) ili modifikacijom gena BEKS5, to dovodi do visoke osetljivosti na so kod biljaka.
Transgene biljke dizajnirane za proizvodnju dodatnog AtCLCf gena pokazale su povećanu toleranciju soli u mutantnim oblicima biljaka Arabidopsis kojima nedostaje CLCf gen. Zajedno, ovi nalazi su dokazali da AtCLCf učestvuje u uklanjanju viška hloridnih jona iz tkiva korena kako bi se povećala tolerancija na sol biljaka.
Da bi razumeli kako AtCLCf funkcioniše u biljnim ćelijama, istraživači su koristili nekoliko tehnika kao što je fluorimetrijsko merenje lipozoma ugrađenih sa rekombinantnim AtCLCf proteinom i bojom osetljivom na hloridne jone, kao i elektrofiziološke studije (patch clamp). Ove studije su pokazale da AtCLCf radi kao pumpa koja zamenjuje hloridne jone sa jonima vodonika, pomažući u uklanjanju viška hloridnih jona iz ćelija.
Profesor Kumar je rekao: „Ovo predstavlja suštinski i ranije nepoznat mehanizam tolerancije soli u biljkama Arabidopsis. Ovo znanje bi se moglo koristiti za poboljšanje tolerancije na slanost biljaka useva u budućnosti.“
