JAUP1 zlepšuje vývoj kořenů rýže i její odolnost vůči stresu
18.3.2024 |
Abiotický stres je takový stres, který nesouvisí se živými organismy. Bývá způsobený například nedostatkem nebo nadbytkem světla, vody nebo kyslíku, vysokou nebo nízkou teplotou okolí či mechanickým tlakem, větrem apod. Reakce rostlin na stres jsou zásadní pro jejich přežití a úspěšnou adaptaci, při kterých hrají klíčovou roli kořeny, protože zajišťují zásobování rostlin vodou a živinami z půdy a jsou citlivé na změny prostředí.
Fytohormon jasmonová kyselina (JA) reguluje růst rostlin a jejich reakce na poranění a jiné stresové podněty. Avšak její úloha ve vývoji kořenů při adaptaci na abiotický stres byla dosud zkoumaná jen málo. Nedávný objev výzkumníků z různých institucí na Tchaj-wanu naznačuje, že v adaptaci na stres má klíčovou úlohu gen kódující JA Upregulated Protein 1 (JAUP1).
JAUP1, který se v rýži vyvinul teprve nedávno je specifický pro moderní odrůdy této plodiny, reguluje aktivaci exprese genů zapojených do biosyntézy a signalizace JA. Právě fytohormon JA poskytuje rostlinám toleranci vůči abiotickým stresům a ovlivňuje vývoj kořenů závislý na auxinu. Zvýšená exprese JAUP1 také minimalizuje negativní vlivy stresových podnětů, jako je například nedostatek vody, což přispívá k lepší ochraně rostlin a zvýšení výnosu zrna.
V rámci svého výzkumu vědci z Tchaj-wanu zkoumali reakci transgenní rýže s vyšší expresí JAUP1 nejen na nedostatek vody, ale i na snížení teploty (4 °C), zasolení a přítomnost kyseliny abscisové (ABA). ABA je inhibiční fytohormon, který zpomaluje růst rostlin a připravuje je na období vegetačního klidu; jeho produkce se zvyšuje za podmínek jako je nedostatek vody a nízké teploty. Zvýšená exprese JAUP1 vedla k lepší regeneraci rostlin po expozici těmto abiotickým stresorům a změněná architektura kořenů u modifikovaných rostlin obsahovala více laterálních (bočních) kořínků, tedy podpořila růst kořenů a multistresovou toleranci rýže.
Tento objev odhaluje dosud nedoceněnou roli JA při stresu a naznačuje potenciál JAUP1 jako molekulárního markeru pro šlechtění odrůd rýže odolných právě vůči abiotickým stresům. Gen může být použit jako molekulární marker k vývoji rýže, která bude tolerantní vůči nepříznivým podmínkám životního prostředí.
Na obrázku vidíte původní odrůdu rýže (WT) a transgenní rýži se zvýšenou expresí genu JAUP1 a jejich reakci na nedostatek vody.
Zdroje:
- Gene Enhances Root Development and Multi-Stress Tolerance in Rice- Crop Biotech Update (January 17, 2024) | Crop Biotech Update - ISAAA.org
- Muzaffar, Adnan, et al. "A newly evolved rice‐specific gene JAUP1 regulates jasmonate biosynthesis and signalling to promote root development and multi‐stress tolerance." Plant Biotechnology Journal (2024). https://doi.org/10.1111/pbi.14276