Eine Studie enthüllt einen neuartigen Mechanismus bei Rosen, bei dem das Tryptophan-reiche sensorische Protein (TSPO) den Ethylenrezeptor ETHYLENE RESPONSE 3 (RhETR3) abbaut, um die Salztoleranz zu erhöhen. Diese Entdeckung wirft Licht auf die komplexe Beziehung zwischen Ethylensignalisierung und Salzstressreaktionen bei Pflanzen und könnte künftige landwirtschaftliche Praktiken zur Entwicklung salzresistenter Pflanzen anleiten.
Die Versalzung von Böden ist eine große Herausforderung für das Pflanzenwachstum und die Ernteerträge weltweit. Rosen, die stark auf Bewässerung angewiesen sind, sind besonders anfällig für Salzstress, der ihre Produktivität und Qualität mindert.
Ethylen, ein wichtiges Phytohormon, spielt eine entscheidende Rolle bei der Stressreaktion von Pflanzen, aber seine Mechanismen bei der Regulierung der Salztoleranz sind noch nicht vollständig verstanden. Aufgrund dieser Herausforderungen sind eingehende Forschungen unerlässlich, um herauszufinden, wie die Ethylensignalisierung manipuliert werden kann, um die Salztoleranz von Pflanzen zu erhöhen.
Forscher der China Agricultural University und des Shenzhen Polytechnic haben veröffentlicht eine Studie in Gartenbauforschung Aufklärung, wie das Tryptophan-reiche sensorische Protein (TSPO) in Rosen den Ethylenrezeptor ETHYLENE RESPONSE 3 (RhETR3) abbaut, um die Salztoleranz zu fördern.
Diese Studie beleuchtet die komplexen Mechanismen der Ethylensignalisierung und ihre Auswirkungen auf die Stressreaktion von Pflanzen. Die Ergebnisse zeigen, wie der Abbau von RhETR3 die Ethylenproduktion steigert und dadurch die Fähigkeit der Pflanze erhöht, Salzgehalt zu widerstehen.
Die Forschung konzentrierte sich auf die Rolle des TSPO-Proteins und des Ethylenrezeptors RhETR3 bei der Regulierung von Salzstressreaktionen bei Rosen. Unter Salzstressbedingungen wurde ein TSPO-vermittelter Abbau von RhETR3 beobachtet, der zu einer erhöhten Ethylenproduktion führte.
Dieser Prozess verstärkte die Expression von Genen, die an der Salztoleranz beteiligt sind, wie ACC SYNTHASE1 (ACS1) und ACS2, was wiederum die Produktion des Ethylen-Reaktionsfaktors RhERF98 steigerte. Diese Reaktion erleichterte die Beseitigung reaktiver Sauerstoffspezies (ROS) und verbesserte die allgemeine Toleranz der Pflanze gegenüber Salzstress.
Die Stilllegung von RhETR3 führte zu einer höheren Salztoleranz bei Rosenpflanzen, während die Stilllegung von RhTSPO zu einer erhöhten Salzempfindlichkeit führte. Überexpressionsstudien bestätigten, dass die Rolle von RhTSPO bei der Förderung des RhETR3-Abbaus für den Salztoleranzmechanismus von entscheidender Bedeutung ist.
Die Studie zeigte auch, dass die gemeinsame Überexpression von RhETR3 und RhTSPO die negativen Auswirkungen der alleinigen Überexpression von RhETR3 lindern könnte, was den Balanceakt zwischen diesen Proteinen bei der Aufrechterhaltung der Salztoleranz verdeutlicht.
Dr. Xiaofeng Zhou, ein an der Studie beteiligter leitender Forscher, erklärte: „Unsere Erkenntnisse liefern wertvolle Einblicke in den Ethylen-Signalweg und seine entscheidende Rolle bei der Verbesserung der Salztoleranz bei Rosen. Dieses Wissen eröffnet neue Möglichkeiten für die Entwicklung gentechnisch veränderter Pflanzen, die in salzhaltigen Umgebungen gedeihen können, was für eine nachhaltige Landwirtschaft von entscheidender Bedeutung ist.“
Die Entdeckung hat tiefgreifende Auswirkungen auf Gartenbau und Landwirtschaft und bietet einen Weg zur Züchtung von Rosen und möglicherweise anderen Pflanzen, die in salzhaltigen Böden gedeihen können. Dieser Fortschritt könnte die Anbaupraktiken in von Bodenversalzung betroffenen Regionen revolutionieren und so eine nachhaltige Ernte und ein ökologisches Gleichgewicht gewährleisten.
Durch Manipulation des RhETR3-RhTSPO-Moduls können Züchter möglicherweise Pflanzen erzeugen, die selbst unter rauen Salzbedingungen ihre Produktivität aufrechterhalten und so zur Nahrungsmittelsicherheit und Umweltresilienz beitragen.
Mehr Informationen:
Qingcui Zhao et al, TSPO-induzierter Abbau des Ethylenrezeptors RhETR3 fördert die Salztoleranz bei Rosen (Rosa hybrida), Gartenbauforschung (2024). DOI: 10.1093/hr/uhae040