Nowe informacje na temat mechanizmów tolerancji roślin na zasolenie
O zasoleniu gleby mówimy w sytuacji gromadzenia się nadmiaru soli w strefie korzeniowej. Zjawisko to, które zmniejsza produktywność gleby i ostatecznie uniemożliwia jej uprawę, stanowi coraz większy problem dotykający rolników na całym świecie, zwłaszcza w regionach suchych i półsuchych, gdzie stosowane jest nawadnianie. „Wiemy, że szlak SOS(odnośnik otworzy się w nowym oknie) (ang. Salt Overly Sensitive) jest jednym z głównych systemów regulacyjnych odpowiedzialnych za przepychanie sodu(odnośnik otworzy się w nowym oknie) w roślinach – proces obronny aktywowany przez stres solny”, mówi Paula Ragel de la Torre, badaczka z Centre for Organismal Studies(odnośnik otworzy się w nowym oknie) na Uniwersytecie w Heidelbergu(odnośnik otworzy się w nowym oknie). „Niewiele wiemy natomiast o wczesnych etapach detekcji i regulacji odpowiedzi na stres solny”. Zadaniem finansowanego przez UE projektu sigNal jest wypełnienie tej luki w wiedzy. Kierowany przez Ragel de la Torre projekt poświęcony był dokładniejszemu poznaniu mechanizmów tolerancji roślin na zasolenie. „Moim celem było pokazanie, w jaki sposób wyczuwanie stresu solnego jest odróżniane od innych czynników biotycznych(odnośnik otworzy się w nowym oknie) i abiotycznych(odnośnik otworzy się w nowym oknie), które również prowadzą do skokowych wzrostów poziomu wapnia”, wyjaśnia Ragel de la Torre, która otrzymała wsparcie ze środków działania „Maria Skłodowska-Curie”(odnośnik otworzy się w nowym oknie).
Kilka ważnych wniosków
Pomimo pewnych opóźnień spowodowanych pandemią COVID-19 zespołowi udało się dojść do kilku ważnych wniosków. Po pierwsze, badacze wykazali, że stres solny sprzyja wzrostowi pH(odnośnik otworzy się w nowym oknie) cytozolowego(odnośnik otworzy się w nowym oknie) w czapeczce korzenia. „Wzrost ten był większy niż wzrost obserwowany w przypadku takiego samego stresu osmotycznego(odnośnik otworzy się w nowym oknie) i wystarczająco duży, aby uznać go za źródło wielu konsekwencji dla komórek”, zauważa Ragel de la Torre. Przeprowadzone badanie sugeruje też, że czapeczka korzenia pełni rolę niszy wyczuwającej stres, w której połączenie specyficznych dla stresu zmian pH i poziomu wapnia aktywuje reakcje specyficzne dla stresu. „Jestem dumna z tego, że udowodniliśmy występowanie zmian pH jako odpowiedzi na czynniki abiotyczne”, dodaje. „Cieszę się też, że udało mi się zaplanować, wdrożyć i pomyślnie zrealizować ten projekt – zarządzając nim nauczyłam się stosowania nowych metod oraz poszerzyłam swoją sieć współpracy”. Jedną z kwestii, której nie udało się potwierdzić badaczom był związek pomiędzy zmianami pH i aktywacją szlaku SOS, a także możliwości, że to domniemany klucz elektrolityczny w SOS3(odnośnik otworzy się w nowym oknie), rodzinie sensorów wapnia, działa jako moduł wyczuwający pH. „Część wyników pasuje do naszej hipotezy, inne okazały się trudniejsze do wyjaśnienia”, mówi Ragel de la Torre. „Tak jak w przypadku każdego badania naukowego, pozostaje jeszcze wiele do zrobienia”.
Możliwości dalszych badań
Projekt sigNal znacznie poszerzył wiedzę naukowców na temat mechanizmów, dzięki którym korzenie roślin inicjują konkretne reakcje w oparciu o zmiany zachodzące w glebie. Co najważniejsze, badanie przyniosło nowe spojrzenie na sygnalizację stresu solnego poprzez powiązanie stresu solnego i osmotycznego ze zmianami pH w konkretnej niszy korzenia. „Wyniki projektu sigNal otwierają drogę do dalszych badań nad ścieżkami sygnałowymi roślin”, podsumowuje uczona. „Rzucając nowe światło na mechanizmy tolerancji roślin na zasolenie, nasze odkrycia pomogą naukowcom w opracowaniu odmian roślin uprawnych przystosowanych do nieoptymalnych warunków środowiskowych”.
