Die Schlüsselrolle des Transkriptionsfaktors in veredelten Gurken zeigt die Salztoleranz von Nutzpflanzen

Der Salzgehalt des Bodens, der weltweit etwa 1 Milliarde Quadrathektometer betrifft, behindert das Pflanzenwachstum erheblich. Pflanzen wirken dem durch Signalwege entgegen, an denen Moleküle wie H2O2 und ABA beteiligt sind. NAC-Transkriptionsfaktoren, die nur bei Pflanzen vorkommen, spielen eine zentrale Rolle bei der Regulierung dieser Stressreaktionen.

Bei veredeltem Gemüse wie Gurken auf Kürbiswurzelstöcken scheinen diese Faktoren entscheidend für die Verbesserung der Salztoleranz durch Modulation des Stomatenverschlusses zu sein. Die detaillierte regulatorische Rolle der NAC-Faktoren in diesem Zusammenhang bleibt jedoch unklar, was einen wichtigen Forschungsbereich hervorhebt.

Eine Studie veröffentlicht In Gartenbauforschung mit dem Titel „CmoNAC1 in Kürbiswurzelstöcken verbessert die Salztoleranz von gepfropften Gurken, indem es an die Promotoren von CmoRBOHD1, CmoNCED6, CmoAKT1;2 und CmoHKT1;1 bindet, um H2O2, ABA-Signalisierung und K+/Na+-Homöostase zu regulieren“ liefert neue Erkenntnisse zur Verbesserung der Salztoleranz in Gurken und wertvolle Referenzen für die molekulare Züchtung salztoleranter Kürbisunterlagen.

Zunächst wurden Homologe des Enzyms NCED im Kürbis identifiziert, wobei sich CmoNCED6 als Schlüsselgen für die ABA-Synthese unter Salzstress herausstellte. Die Analyse der Transkriptionsfaktoren, die an die Promotoren von CmoRBOHD1 und CmoNCED6 binden, identifizierte CmoNAC1 als einen wichtigen Regulator.

Wurzeltransformationsexperimente zeigten, dass das Ausschalten von CmoNAC1 zu einem verringerten H2O2-, ABA-Gehalt und K+/Na+-Verhältnis in gepfropften Gurken führte, während eine Überexpression den gegenteiligen Effekt hatte, was die Rolle von CmoNAC1 bei der Verbesserung der Salztoleranz bestätigte.

Weitere Untersuchungen haben gezeigt, dass CmoNAC1 die Produktion von H2O2 und ABA in gepfropften Gurkenblättern und -wurzeln beeinflusst, indem es die Expression von CsaRBOHD, CsaNCED3, CmoRBOHD1 und CmoNCED6 reguliert und dadurch physiologische Reaktionen unter Salzstress reguliert.

Darüber hinaus bestätigte diese Studie die wichtige Rolle von CmoNCED6 bei der Salztoleranz von gepfropften Gurken, insbesondere bei der Beeinflussung der ABA-Signalübertragung, der stomatalen Regulierung und der Regulierung des Ionengleichgewichts. CmoNAC1 kann an die Promotoren von CmoRBOHD1, CmoNCED6, CmoAKT1;2 und CmoHKT1;1 binden und so deren Expression regulieren.

Diese Bindung wurde mithilfe von Hefe-One-Hybrid-, Luciferase- und elektrophoretischen Mobilitäts-Shift-Assays bestätigt. Die regulatorische Wirkung von CmoNAC1 auf K+/Na+-Transporter unter Salzstress wurde ebenfalls nachgewiesen, was zeigt, dass Knockout und Überexpression von CmoNAC1 die Expression wichtiger Transporter signifikant veränderten.

Zusammenfassend zeigte diese Forschung, dass CmoNAC1 ein zentraler Transkriptionsfaktor in veredelten Gurken ist und durch die Regulierung der H2O2- und ABA-Signalisierung sowie der K+/Na+-Homöostase zur Salztoleranz beiträgt. Diese Entdeckung erweitert den Bereich der Pflanzenbiologie und landwirtschaftlichen Praktiken um wertvolle Erkenntnisse, insbesondere im Zusammenhang mit der Verbesserung der Widerstandsfähigkeit von Nutzpflanzen gegenüber Umweltstressoren wie dem Salzgehalt des Bodens.