Systemin je dobre známy rastlinný peptidový hormón, ktorý sa zameriava na rozsiahly výskum v oblasti fyziológie rastlín. Ako spoľahlivý dodávateľ systému som bol svedkom z prvej ruky rastúci záujem o porozumenie jeho mnohostranným účinkom na rôzne rastlinné procesy, najmä metabolizmus lipidov rastlín. V tomto blogu podrobne preskúmame účinky systému Systemin na metabolizmus lipidov rastlín a diskutujeme o dôsledkoch týchto účinkov.
Systemin: Prehľad
Systemin je 18 - aminokyselinový peptid objavený v rastlinách paradajok. Hrá zásadnú úlohu v obrane závodu proti bylinožravcom a patogénom. Keď je rastlina poškodená, Systemin sa uvoľní a aktivuje sériu signálnych dráh súvisiacich s obranu. Tieto dráhy vedú k produkcii rôznych zlúčenín súvisiacich s obranou, ako sú inhibítory proteinázy, ktoré môžu odradiť bylinožravce a chrániť rastlinu pred ďalším poškodením.
Systémové a lipidové signálne dráhy
Jedným z primárnych spôsobov, ako Systém ovplyvňuje metabolizmus lipidov rastlín, je aktivácia signálnych dráh lipidov. V reakcii na vnímanie systému sa membrána rastlinnej bunky podrobuje sérii zmien. Aktivujú sa fosfolipázy, enzýmy, ktoré rozkladajú fosfolipidy v bunkovej membráne. Napríklad fosfolipáza A2 (PLA2) je jedným z kľúčových enzýmov zapojených do tohto procesu. Keď sa systém viaže na svoj receptor na bunkovej membráne, spúšťa signalizačnú kaskádu, ktorá vedie k aktivácii PLA2.
Aktivácia PLA2 má za následok hydrolýzu membránových fosfolipidov, uvoľňovanie voľných mastných kyselín (FFA) a lyzofosfolipidov. Medzi uvoľnenými FFA má osobitný význam kyselina linolénová. Kyselina linolénová slúži ako prekurzor syntézy kyseliny jazzónovej (JA), rastlinného hormónu, ktorý je úzko spojený s obrannými reakciami a metabolizmom lipidov. Konverzia kyseliny linolénovej na JA zahŕňa sériu enzymatických reakcií vrátane pôsobenia lipoxygenázy (LOX), allenexidovej syntázy (AOS) a allexidovej cyklázy (AOC).
JA zase pôsobí ako signálna molekula, ktorá reguluje expresiu početných génov zapojených do metabolizmu lipidov. Môže indukovať expresiu génov kódujúcich enzýmy zapojené do biosyntézy a modifikácie mastných kyselín. Napríklad JA môže zvýšiť - regulovať expresiu génov kódujúcich desaturázy acyl - nosič (ACP), ktoré sú zodpovedné za zavedenie dvojitých väzieb do mastných kyselín, čím sa zmenia zloženie mastných kyselín rastlinných lipidov.
Vplyv na zloženie mastných kyselín
Aktivácia signálnych dráh sprostredkovaných systémom môže významne zmeniť zloženie mastných kyselín rastlinných lipidov. Ako už bolo uvedené, syntéza JA z kyseliny linolénovej môže viesť k zmenám v relatívnom množstve rôznych mastných kyselín. Kyselina linolénová je omega - 3 mastná kyselina a jej zvýšené využitie syntézy JA môže viesť k zníženiu jej hladín v rastline.
Na druhej strane, expresia génov zapojených do syntézy iných mastných kyselín môže byť regulovaná. Napríklad syntéza nasýtených a mononenasýtených mastných kyselín sa môže zvýšiť reakcia na ošetrenie systému. Táto zmena zloženia mastných kyselín môže mať pre rastlinu niekoľko dôsledkov. Mastné kyseliny s rôznymi stupňami saturácie majú rôzne fyzikálne a chemické vlastnosti. Nasýtené mastné kyseliny sú pevnejšie a menej tekuté ako nenasýtené mastné kyseliny. Zvýšenie obsahu nasýtených mastných kyselín preto môže ovplyvniť plynulosť bunkovej membrány, ktorá môže zase ovplyvniť procesy spojené s membránou, ako je transport iónov a transdukcia signálu.
Účinky na obranné zlúčeniny odvodené od lipidov
Okrem zmeny zloženia mastných kyselín podporuje Systemin aj syntézu obranných zlúčenín odvodených z lipidov. Triacylglyceroly (značky) sa môžu hydrolyzovať na uvoľnenie FFA, ktoré sa potom môžu ďalej modifikovať za vzniku antimikrobiálnych zlúčenín. Napríklad niektoré FFA môžu byť oxidované za vzniku oxylipínov, ktoré majú antimikrobiálne a anti - bylinožravé vlastnosti.
Okrem toho zmeny v metabolizme lipidov vyvolané systémom môžu viesť k produkcii prchavých organických zlúčenín (VOC) odvodených z lipidov. Tieto VOC môžu pôsobiť ako atraktanty prírodných nepriateľov bylinožravcov alebo ako repelenty pre samotných bylinožravcov. Napríklad niektoré prchavé látky zelených listov, ktoré sú zlúčeninami odvodenými z lipidov, môžu prilákať parazitické osy, ktoré korisť na bylinožravé hmyz.
Interakcia s inými hormonálnymi signálnymi dráhami
Metabolizmus lipidov sprostredkovaný systémom je tiež ovplyvnený jeho interakciou s inými hormonálnymi signálnymi dráhami. Napríklad môže interagovať so signálnou dráhou kyseliny salicylovej (SA). SA je ďalší dôležitý rastlinný hormón zapojený do obranných reakcií, najmä proti biotrofickým patogénom.
V niektorých prípadoch môžu mať signalizáciu JA indukovanej systémom a signalizácia SA antagonistické účinky. Rovnováha medzi signalizáciou JA a SA je rozhodujúca pre to, aby rastlina namontovala primeranú obrannú reakciu. Ak je rastlina napadnutá bylinožravcom, aktivuje sa signalizácia JA indukovaná systémom, čo vedie k syntéze zlúčenín súvisiacich s obranou. Ak je však rastlina infikovaná biotrofickým patogénom, môže byť dominantná signalizácia SA a interakcia medzi týmito dvoma dráhami môže pokutovať - naladiť obrannú reakciu rastliny.
Komerčné dôsledky
Ako dodávateľ systému má porozumenie účinkov systému systemin na metabolizmus lipidov rastlín významné komerčné dôsledky. V prípade poľnohospodárskych aplikácií sa systém môže použiť ako prírodná alternatíva k chemickým pesticídom. Zvýšením prírodných obranných mechanizmov rastlín prostredníctvom aktivácie signálnych dráh založených na lipidoch môže Systemin pomôcť chrániť plodiny pred bylinožravcami a patogénmi bez negatívnych vplyvov na životné prostredie spojené s niektorými chemickými pesticídmi.
V kozmetickom a farmaceutickom priemysle môžu mať zlúčeniny odvodené z lipidov produkované v reakcii na ošetrenie systému potenciálne aplikácie. Napríklad oxylipíny a VOC s antimikrobiálnymi a anti - zápalovými vlastnosťami je možné preskúmať pre vývoj nových kozmetických produktov alebo liekov.
Záver a výzva na akciu
Záverom možno povedať, že Systemin má hlboké účinky na metabolizmus lipidov rastlín. Aktivuje lipidové signálne dráhy, mení zloženie mastných kyselín, podporuje syntézu obranných zlúčenín odvodených z lipidov a interaguje s inými hormonálnymi signálnymi dráhami. Tieto účinky hrajú nielen rozhodujúcu úlohu pri obrane rastlín proti biotickým stresom, ale majú aj potenciálne aplikácie v rôznych odvetviach.
Ak máte záujem o preskúmanie potenciálu Systemin pre vaše výskumné alebo komerčné aplikácie, sme tu, aby sme vám pomohli. Naše produkty s vysokým kvalitným systémom vám môžu poskytnúť spoľahlivý nástroj na štúdium jeho účinkov na metabolizmus lipidov rastlín a ďalej. Neváhajte a kontaktujte nás, aby ste prediskutovali svoje konkrétne potreby a začali rokovania o obstarávaní. Tešíme sa na spoluprácu s vami na odomknutí plného potenciálu systému.
Odkazy
- Ryan, CA (2000). Systémová signalizačná dráha: diferenciálna aktivácia obranných génov rastlín. Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Research Molecular Cells, 1477 (1 - 2), 112 - 121.
- Wasternack, C., & Hause, B. (2013). Jasmones: Biosyntéza, vnímanie, transdukcia signálu a pôsobenie v reakcii na stres rastlín, rastu a vývoja. Aktualizácia recenzie z roku 2007 v Annals of Botany. Annals of Botany, 111 (1), 1021 - 1058.
- Farmer, EE, & Ryan, CA (1992). Octadekanoidné prekurzory kyseliny jazzmonovej aktivujú syntézu inhibítorov proteinázy indukovaných rany. Rastlinná bunka, 4 (10), 129 - 134.