Minni á þurrkaálagi á plöntuferlisstigi: Yfirlitshluti 1

Ágrip:

Plöntur eru fastar lífverur þar sem lifun fer eftir stefnu þeirra til að takast á við kraftmikil, streituvaldandi aðstæður. Það er brýnt að bæta getu ræktunar til að laga sig að endurteknu álagi til að draga úr neikvæðum áhrifum á framleiðni þeirra.

Samband streituvaldandi aðstæðna og minnis er mjög náið. Rétt magn af streitu getur bætt minni okkar á meðan of mikil streita getur veikt minnið.

Í fyrsta lagi getur rétt magn af streitu örvað minni okkar. Þegar við erum undir ákveðinni streitu munum við einbeita okkur meira og hugsa jákvætt til að takast á við ýmsar áskoranir og álag. Í þessu tilfelli verður minnið okkar æft og bætt.

Í öðru lagi getur of mikil streita haft mikil áhrif á minni okkar. Þegar við erum undir óþolandi streitu seytir líkaminn okkar hormóni sem kallast kortisól, sem getur skaðað heilaheilbrigði okkar, hægja á umbrotum heilafrumna okkar og hamlað minnismyndun. Þetta gerir það að verkum að við getum ekki munað hlutina mjög vel í þessari stöðu.

Til að viðhalda góðu minni þurfum við því að huga að hóflegri streitustjórnun og auka streituþol okkar. Við getum notað áhrifaríkar aðferðir til að létta álagi, svo sem hóflega hreyfingu, hlusta á tónlist, aðlaga hugarfarið o.s.frv. Með þessum aðferðum getum við sett okkur í hóflega streitu og nýtt minni okkar betur. Það má sjá að við þurfum að bæta minnið og Cistanche deserticola getur bætt minnið verulega því Cistanche deserticola er hefðbundið kínverskt lyfjaefni sem hefur mörg einstök áhrif, ein þeirra er að bæta minni. Virkni Cistanche deserticola kemur frá mörgum virku innihaldsefnum sem það inniheldur, þar á meðal tannínsýra, fjölsykrur, flavonoid glýkósíð osfrv. Þessi innihaldsefni geta stuðlað að heilaheilbrigði með ýmsum leiðum.

Smelltu á vita 10 leiðir til að bæta minni

Þrátt fyrir að þekking okkar á aðlögun plantna að þurrkum hafi aukist mikið á síðustu áratugum, hafa nýlegar rannsóknir tekist á við viðbrögð plantna við endurteknu álagi. Þessi úttekt tekur saman helstu niðurstöður rannsókna sem fjalla um viðbrögð plantna við mörgum þurrkaviðburðum og sýnir fram á getu plantna til að muna eftir þurrkaálagi.

Streituminni er lýst sem upphafsáhrifum sem leyfa mismunandi viðbrögð við endurtekinni streitu í samanburði við stakan streituatburð. Hér, með því að einblína sérstaklega á vatnsálagsminni á plöntuhringsstigi, lýsum við mismunandi undirliggjandi ferlum á sameinda-, lífeðlisfræðilegu og formfræðilegu stigi í ræktun sem og í líkantegundinni Arabidopsis thaliana.

Ennfremur er lagt til hugmyndafræðilegan greiningarrammi til að rannsaka þurrkaálagsminni. Að lokum er lögð áhersla á mikilvæga hlutverk víxlverkana milli plantna og jarðvegsörvera við endurtekna álag vegna þess að mýkt þeirra getur gegnt lykilhlutverki við að styðja við heildarþol plantna.

Lykilorð: vatnsstreita; seiglu; samspil plantna og örvera; grunnur; minni gen; jarðvegsarfleifð.

1. Inngangur

Íbúar jarðar ættu að verða um 9,1 milljarður árið 2050. Mikil aukning í eftirspurn eftir matvælum er nú þegar að sjást [1]. Á sama tíma stendur landbúnaðarframleiðsla frammi fyrir ógn loftslagsbreytinga, sem einkennist af erfiðari og tíðari álagsskilyrðum sem hamla vexti plantna.

Fólksfjölgun og loftslagsbreytingar skapa áður óþekkta áskorun í ræktun plantna sem eru þola loftslagssveiflur til að fæða jarðarbúa. Í þessu samhengi hafa þurrkar verið skilgreindir sem mikilvægasta og skaðlegasta streitan fyrir plöntuframleiðslu um allan heim, sem hefur áhrif á uppskeru á nokkrum mikilvægum augnablikum í uppskeruferlinu.

Þó að fjölmargar rannsóknir hafi einkennt áhrif ýmissa þurrkastyrkja sem eiga sér stað á mismunandi þroskastigum plantna [2,3], hafa færri rannsakað áhrif endurtekinna þurrkatímabila á þroska og vöxt plantna [4-6].

Plöntur geta „munað“ eftir streituatburði og breytt hegðun sinni til að bregðast við streitu í kjölfarið [6]. Þetta svokallaða minni er skilgreint sem "geta til að fá aðgang að reynslu þannig að ný svör innihalda viðeigandi upplýsingar frá fortíðinni", og "upplýsingageymsla fyrri merkja, með getu til að sækja upplýsingarnar seinna." [7].

Lämke og Bäurle [8] skilgreindu þrjár mismunandi gerðir streituminni: (i) líkamlegt streituminni, mítótískt arfgengt sem endist aðeins á líftíma lífveru; (ii) streituminni milli kynslóða sem sést aðeins í fyrstu streitulausu afkvæmakynslóðinni og (iii) kynslóðarminni sem er meiótískt arfgengt og hægt að sjá eftir meira en tvær streitulausar afkvæmakynslóðir.

Sómatískt streituminni gerir plöntum sem hafa upplifað streituatburð að njóta góðs af geymdum upplýsingum í daga, vikur, eða mánuði og aðlaga viðbrögð sín þegar þær verða fyrir frekari streitu. Til dæmis hefur þessi vélbúnaður verið vel einkenndur í kaldherðingu [9].

Þar að auki er hægt að miðla upplýsingum sem fengnar eru af fyrri streitu frá foreldrum til afkvæma með streituminni milli kynslóða og kynslóða [10,11]. Þessi þáttur er ekki ræddur í yfirlitinu sem fjallar aðeins um minni innan líftíma plantna.
Plöntustreituminni sást fyrst á tíunda áratugnum þegar vísindamenn tóku fram að sumar plöntur þróuðu áunna altæka mótstöðu gegn frekari sýkingum eftir að hafa orðið fyrir árás sýkla [12-14].

Síðan þá hefur komið í ljós að plöntuminni gerir plöntum kleift að bregðast hraðar eða sterkari við síðari streitu og getur veitt aukna vernd í samanburði við barnalegar plöntur sem hafa aldrei lent í streitu. Fyrstu rannsóknirnar sem könnuðu efnið leiddu til mikilla framfara í því að bæta skilning á því að undirbúa ólífrænar takmarkanir með því að skrá lífeðlisfræðilegar, próteinfræðilegar, umritunar- og erfðafræðilegar breytingar sem leiddu til streitumerkingar sem skiptir sköpum fyrir stofnun plöntuminni [6].

Í þessari yfirferð sýnum við hvernig þessi kerfi eru samtengd við endurtekna þurrkaviðburði og geta hjálpað plöntunni að vera seiglaðri.

Þar að auki, vegna þess að plöntur hafa mikil víxlverkun við jarðveginn og hluti hans, lítum við á víxlverkun milli plöntunnar og jarðvegsörvera sem annan mögulegan púsl sem leiðir til minningar um plöntuþurrka.

Reyndar, samsetning og virkni jarðvegs örverusamfélagsins, sem og eðlisefnafræðilegir eiginleikar jarðvegs, mótast af jarðvegi arfleifðaráhrifum og gætu haft áhrif á viðbrögð plantna við síðari streitu [15,16].

2. Vatnsstreituminni: Frá plöntuhliðinni

Vatnsstreituminni hefur verið kannað í mismunandi ræktunartegundum með sérstökum áherslum, allt frá sameinda til lífeðlisfræðilegra undirliggjandi ferla (tafla 1). Vegna þess að vatnsálagsviðburðir eru líklegri til að eiga sér stað oftar með loftslagsbreytingum, geta plöntur virkjað vatnsstreituminnið frá fyrstu stigum lífsferils síns til að lágmarka eða draga úr neikvæðum áhrifum síðari álags á vöxt og framleiðslu.

Í sumum tilfellum leiddi plantun til meiri og hraðari svörunar við síðari streitu (tafla 1). Hingað til er almennur skilningur á vélbúnaðinum eftirfarandi. Í fyrsta lagi myndast streituáhrif við fyrsta streituatburðinn, sem felur í sér mismunandi lífeðlisfræðilega og sameindalega aðferðir eins og uppsöfnun streituviðbragða osmóstýrandi umbrotsefna eða nýmyndun verndarpróteina [9].

Í öðru lagi, á batatímabilinu eftir streitu, leyfa þessar geymdu upplýsingar plöntunni að skipta yfir í leyfilegt ástand, sem gerir hraðari eða sterkari viðbrögð við síðari streitu. Þessi upplýsingageymsla felur í sér (i) uppsöfnun próteina í óvirkri byggingu [17,18] og umbrotsefna og plöntuhormóna, og (ii) epigenetic breytingar með DNA metýleringu, histónbreytingum eða endurgerð litninga [9,17,19-21] . Krómatínmýki, hvort sem það er meiótískt arfgengt eða ekki, hefur afgerandi hlutverk bæði við tafarlausa streituviðbrögð og við langtímaaðlögun [22,23].

Í þriðja lagi, við síðari álag, styttir fyrri nýliðun þessara mismunandi efnasambanda tíma fyrir myndun þeirra í miklu magni og gerir því kleift að svara hraðar [24,25]. Verk Pioneer í Arabidopsis thaliana og Zea mays [25-27] sýndu að plöntur sýna umritunarstreituminni sem svar við margfaldri útsetningu fyrir þurrkum, sem sýnir tilvist minnisgena. Þessi gen eru skilgreind þannig að þau framleiða mismunandi magn afrita sem svar við fyrstu og annarri streitu, en grunnmagn afrita er svipað og hjá óbættum plöntum á batatímabilinu [25].

Með hliðsjón af þessu hugtaki er mynd 1 dregin saman flokkun "minnisgena" og "ekki-minnisgena" í fjóra flokka í samræmi við stjórnun tjáningar þeirra á seinni streitutímabilinu, samanborið við fyrsta tímabilið. Tjáning [+/+] (eða [−/−]) minnisgenanna (Mynd 1a) er framkölluð (eða bæld) bæði við fyrstu og seinni streitu í samanburði við viðmiðunina, með því að ræsa aukna mismunatjáningu í síðari streitu . Sum minnisgen geta einnig sýnt andstæða reglugerð í viðbrögðum við fyrstu og annarri streitu.

Þetta er tilfellið (i) fyrir [−/+] minnisgenin (Mynd 1b), tjáning þeirra er niðurstýrð við fyrstu streitu en uppstýrð við seinni streitu, og (ii) fyrir [+/− ] minnisgen, en tjáning þeirra er uppstillt við fyrstu streitu en niðurstýrð við síðari streitu.

Aftur á móti eru gen sem framleiða svipað magn afrita sem svar við hverri streitu álitin „gen sem ekki eru minni“ og eru merkt sem [+/=] eða [−/=] gen (Mynd 1d ) [26]. Þessi röð af umritunaratburðum er þýdd í lífeðlisfræðilegar breytingar [18], sem eru nánar hér að neðan og teknar saman á mynd 2.

For more information:1950477648nn@gmail.com