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Jun 19, 2023

Risposta fisiologica e analisi proteomica di Reaumuria Soongorica sotto stress salino

Scientific Reports volume 12, numero articolo: 2539 (2022) Cita questo articolo 2676 Accessi 6 Citazioni 1 Dettagli metriche alternative Una correzione dell'autore a questo articolo è stata pubblicata il 19 dicembre 2022

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La salinità del suolo può limitare gravemente la crescita delle piante. Tuttavia Reaumuria Soongorica può tollerare bene la salinità. Tuttavia, non sono ancora stati riportati studi proteomici su larga scala sulla risposta di questa pianta alla salinità. Qui, le piantine di R. Soongorica (di 4 mesi) sono state utilizzate in un esperimento in cui soluzioni di NaCl simulavano i livelli di stress da salinità del suolo. Sono stati determinati il ​​peso fresco, il rapporto radice/germoglio, la conduttività relativa della foglia, il contenuto di prolina e l'area fogliare totale di R. Soongorica sotto stress salino CK (0 mM NaCl), basso (200 mM NaCl) e alto (500 mM NaCl). . I risultati hanno mostrato che il contenuto di prolina delle foglie era correlato positivamente con la concentrazione di sale. Con una maggiore salinità, il peso fresco della pianta, il rapporto radice/germoglio e l’area fogliare totale aumentavano inizialmente ma poi diminuivano, e viceversa per la conduttività elettrica relativa delle foglie. Utilizzando il sequenziamento proteomico iTRAQ, 47.177.136 proteine ​​differenzialmente espresse (DEP) sono state identificate rispettivamente nei confronti a basso contenuto di sale rispetto a CK, ad alto contenuto di sale rispetto a controllo e ad alto contenuto di sale rispetto a basso contenuto di sale. Un totale di 72 DEP sono stati ulteriormente selezionati dai gruppi di confronto, di cui 34 DEP sono aumentati e 38 DEP sono diminuiti in abbondanza. Questi DEP sono principalmente coinvolti nella traduzione, nella struttura ribosomiale e nella biogenesi. Infine, 21 DEP chiave (valore SCORE ≥ 60 punti) sono stati identificati come potenziali bersagli per la tolleranza al sale di R. Soongolica. Confrontando la struttura proteica delle foglie trattate con quella delle foglie CK sotto stress da sale, abbiamo rivelato i geni candidati chiave alla base della capacità di tolleranza al sale di R. Soongolica. Questo lavoro fornisce nuove informazioni sulla sua strategia di adattamento fisiologico e sulla rete di regolazione molecolare, nonché una base molecolare per migliorarne la riproduzione, in condizioni di stress salino.

La salinizzazione del suolo è uno dei principali fattori ambientali che limitano lo sviluppo sostenibile dell’agricoltura e della silvicoltura a livello mondiale1. La salinizzazione compromette il potenziale produttivo del suolo, distrugge l’habitat delle piante, riduce la diversità delle comunità e interrompe la catena ecologica, il che porta al degrado o alla perdita delle funzioni dell’ecosistema. Secondo recenti statistiche, la superficie totale dei terreni salini-alcalini a livello globale ha raggiunto i 954 milioni di ettari, con un tasso di espansione annuo del 10%2,3. Particolarmente a rischio sono le zone aride e semiaride, dove condizioni climatiche caratterizzate da scarse precipitazioni e forte evaporazione favoriscono ulteriormente l’accumulo di sale nella superficie del suolo. Pertanto, è imperativo che i ricercatori coltivino nuove varietà di piante tolleranti al sale e utilizzino piante più tolleranti al sale nella coltivazione regionale.

Per far fronte alla tossicità ionica e allo stress osmotico causati dallo stress salino, le piante hanno sviluppato una serie di meccanismi adattativi per ridurre al minimo tale danno alle cellule e ai tessuti4. Questi consistono principalmente in adattamenti morfologici5, regolazione delle sostanze osmotiche6, funzionamento difensivo del sistema enzimatico antiossidante7, cambiamenti nella via della fotorespirazione8 e isolamento delle zone ioniche nelle cellule9. Inoltre, alcune piante che secernono sale possono formare ghiandole saline e utilizzarle o vescicole per secernere il sale in eccesso fuori dal corpo per evitare un grande accumulo di ioni sale10. Negli ultimi anni, con i rapidi progressi nella tecnologia proteomica, l’approccio proteomico ha fornito una potente scorciatoia per prevedere la risposta delle piante alle condizioni di stress salino. L’utilizzo della tecnologia proteomica per rivelare le differenze nell’espressione proteica delle piante sottoposte a stress salino è oggi un punto focale della ricerca nell’era post-genomica. Precedenti studi hanno analizzato la composizione proteica e il cambiamento delle cellule e delle strutture subcellulari in diversi tessuti e organi di piante stressate dal sale, come Lobular11, gombo12, riso13, erba medica14 e liquirizia15, scoprendo così molte proteine ​​reattive al sale che conferiscono stress salino. tratti di resistenza. Questi includono acquaporine, proteine ​​ribosomiali, proteine ​​da shock termico, proteine ​​chinasi, ornitina decarbossilasi, ascorbato perossidasi e alcuni fattori di trascrizione, con un altro studio che mostra che le proteine ​​legate alla sintesi degli alcaloidi potrebbero svolgere un ruolo importante nella produzione di metaboliti secondari delle piante16.