La mela C2H2

Volume 8 di ricerca sull'orticoltura, numero articolo: 159 (2021) Citare questo articolo

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L'acido jasmonico (JA) svolge un ruolo importante nella regolazione della senescenza fogliare. Tuttavia, i meccanismi molecolari della senescenza fogliare del melo (Malus domestica) rimangono sfuggenti. In questo studio, abbiamo scoperto che MdZAT10, un fattore di trascrizione zinc finger (TF) di tipo C2H2 nel melo, accelera notevolmente la senescenza fogliare e aumenta l'espressione dei geni correlati alla senescenza. Per esplorare come MdZAT10 promuove la senescenza fogliare, abbiamo effettuato uno screening con cromatografia liquida/spettrometria di massa. Abbiamo scoperto che MdABI5 interagisce fisicamente con MdZAT10. MdABI5, un importante regolatore positivo della senescenza fogliare, ha accelerato significativamente la senescenza fogliare nel melo. È stato scoperto che MdZAT10 migliora l'attività trascrizionale di MdABI5 per MdNYC1 e MdNYE1, accelerando così la senescenza fogliare. Inoltre, abbiamo scoperto che l'espressione di MdZAT10 era indotta dal metil jasmonato (MeJA), che accelerava la senescenza fogliare indotta da JA. Abbiamo anche scoperto che la proteina MdBT2 sensibile al JA interagisce direttamente con MdZAT10 e riduce la sua stabilità proteica attraverso l'ubiquitinazione e la degradazione, ritardando così la senescenza fogliare mediata da MdZAT10. Nel loro insieme, i nostri risultati forniscono nuove informazioni sui meccanismi attraverso i quali MdZAT10 regola positivamente la senescenza fogliare indotta da JA nella mela.

La senescenza fogliare delle piante, l'ultimo stadio dello sviluppo fogliare, è accompagnata da una serie di cambiamenti fisiologici e biochimici, tra cui la degradazione degli organelli intracellulari e l'idrolisi delle macromolecole per il trasferimento di nutrienti ed energia nei tessuti di nuovo sviluppo o negli organi di stoccaggio1. È importante capire come le piante regolano il processo di senescenza per prevenire gravi perdite di rendimento in agricoltura. Il processo di senescenza fogliare può essere innescato e promosso da segnali ambientali sfavorevoli, tra cui oscurità prolungata, siccità e attacchi di agenti patogeni2,3,4, e da fattori endogeni come età, stadio di sviluppo e ormoni vegetali5,6. La senescenza fogliare inibisce la capacità fotosintetica e quindi diminuisce la qualità e la resa del raccolto7,8. Pertanto, ritardare la senescenza fogliare offre potenziali vantaggi economici7.

È noto che gli ormoni vegetali influenzano i tempi della senescenza fogliare. Ormoni come l'acido abscissico (ABA), l'acido jasmonico, l'etilene (ET) e l'acido salicilico (SA) accelerano il processo di senescenza fogliare, mentre l'auxina, le citochinine (CK) e l'acido gibberellico (GA) ritardano la senescenza fogliare9. JA è un fitormone derivato dai lipidi che è onnipresente nel regno vegetale e svolge un ruolo essenziale nella regolazione di molteplici processi fisiologici nelle piante, tra cui la crescita delle radici, la senescenza fogliare e la risposta alle ferite e agli agenti patogeni10,11,12,13. In Arabidopsis, il contenuto di JA endogeno è maggiore nelle foglie senescenti che in quelle non senescenti14. Coerentemente con questo aumento del contenuto di JA, anche diversi geni coinvolti nella via di biosintesi della JA, come LIPOXYGENASE 1/3/4 (LOX1/3/4) e ALLENE OXIDE CYCLASE 1 (AOC1), sono marcatamente sovraregolati durante la senescenza fogliare14. In risposta a JA, le proteine ​​JASMONATE ZIM-DOMAIN (JAZ) interagiscono con CORONATINE INSENSITIVE1 (COI1), un componente del complesso SCFCOI115,16. Le proteine ​​JAZ vengono quindi degradate dal proteasoma 26S, rilasciando così a valle geni JA-sensibili come il fattore di trascrizione bHLH MYC216,17. MYC2 regola positivamente la senescenza fogliare indotta da JA attivando direttamente l'espressione del GENE 29 ASSOCIATO ALLA SENESCENZA (SAG29) e MYC2 interagisce con i TF del sottogruppo IIId bHLH bHLH03, 13, 14 e 17, che regolano antagonisticamente la senescenza fogliare18.

Numerosi studi genetici e trascrittomici hanno dimostrato che i TF regolano il processo di senescenza fogliare10,19. Alcuni TF svolgono un ruolo critico nelle reti regolatrici della senescenza fogliare; questi TF includono membri delle famiglie bHLH, NAC, MYB, WRKY, bZIP, zinc finger di tipo C2H2 e AP2/EREBP19,20. Le proteine ​​zincfinger di tipo C2H2 (ZFP) sono una vasta famiglia di regolatori trascrizionali nelle piante21. È noto che vari TF zinc finger di tipo C2H2 sono coinvolti nello sviluppo delle piante e nelle risposte allo stress22,23. La maggior parte degli ZFP contengono da uno a quattro motivi QALGGH altamente conservati24. Inoltre, alcuni ZFP contengono motivi di repressione anfifilica (EAR) associati all'ERF C-terminale, che funzionano come repressori trascrizionali25,26. È stato scoperto che diversi membri della famiglia dei TF zinc finger di tipo C2H2 sono up o downregolati durante la senescenza naturale delle foglie19, indicando che i TF zinc finger di tipo C2H2 possono partecipare alla senescenza fogliare. La proteina 2 del dito di zinco dell'Arabidopsis (AZF2), un TF del dito di zinco di tipo C2H2, regola positivamente la senescenza fogliare innescata dall'età27.