Systemin je dobro poznati biljni peptid koji je privukao značajnu pozornost u području biljne biologije. Kao vodeći dobavljač Systemina, uzbuđen sam što mogu istražiti ulogu Systemina u klijanju sjemena biljaka.
1. Uvod u Systemin
Systemin je mali peptid od 18 aminokiselina koji je prvi put otkriven u biljkama rajčice. Djeluje kao sustavni signal u biljkama, igrajući ključnu ulogu u obrambenom odgovoru biljke protiv biljojeda i patogena. Kada je biljka oštećena, oslobađa se Systemin, koji zatim pokreće niz biokemijskih reakcija koje dovode do proizvodnje inhibitora proteaze. Ovi inhibitori mogu ometati probavu biljojeda, štiteći tako biljku. Međutim, nedavna istraživanja također su rasvijetlila njegovu potencijalnu ulogu u drugim fiziološkim procesima, uključujući klijanje sjemena.
2. Systemin i klijanje sjemena: pregled
Klijanje sjemena je složen proces koji uključuje aktivaciju različitih metaboličkih putova i fizioloških promjena. Na njega utječu različiti unutarnji i vanjski čimbenici. Utvrđeno je da Systemin utječe na ovaj proces kroz više mehanizama.
2.1 Hormonalne interakcije
Jedan od ključnih načina na koji Systemin utječe na klijavost sjemena je njegova interakcija s biljnim hormonima. Abscizinska kiselina (ABA) i giberelini (GA) su dva važna hormona koji imaju suprotne uloge u klijanju sjemena. ABA općenito inhibira klijanje, dok ga GA potiče. Pokazalo se da Systemin modulira ravnotežu između ova dva hormona.
U nekim je studijama utvrđeno da Systemin može smanjiti razinu ABA u sjemenkama. ABA djeluje kao hormon koji izaziva mirovanje, a smanjenjem njegove koncentracije Systemin može prekinuti mirovanje sjemena i pokrenuti proces klijanja. S druge strane, Systemin također može poboljšati sintezu ili aktivnost GA. GA je odgovoran za promicanje razgradnje pohranjenih hranjivih tvari u sjemenu, poput škroba, u jednostavne šećere koje embrij koji klija može koristiti za energiju. Na primjer, GA aktivira proizvodnju amilaze, enzima koji hidrolizira škrob. Povećanje aktivnosti GA posredovano Systeminom može stoga ubrzati mobilizaciju pohranjenih rezervi, olakšavajući klijanje sjemena.
2.2 Signalni putovi
Systemin aktivira složenu signalnu mrežu u biljkama. Veže se na specifične receptore na staničnoj membrani, što zatim pokreće kaskadu događaja fosforilacije. Ovi signalni putovi dovode do aktivacije transkripcijskih faktora koji reguliraju ekspresiju gena uključenih u klijanje sjemena.
Neki od gena reguliranih signalizacijom posredovanom Systeminom povezani su s odgovorom na stres i metaboličkim procesima. Na primjer, geni koji kodiraju antioksidativne enzime često su pojačano regulirani. Tijekom klijanja sjeme je izloženo raznim stresovima, poput oksidativnog stresa. Antioksidativni enzimi pomažu u uklanjanju reaktivnih kisikovih vrsta (ROS) koje mogu oštetiti stanične komponente. Pospješujući ekspresiju ovih gena, Systemin može zaštititi sjeme koje klija od stresa i osigurati uspješno klijanje.
3. Utjecaj na propusnost ovojnice sjemena
Ljuska sjemena ima ključnu ulogu u zaštiti embrija i reguliranju izmjene vode i plinova. Systemin može utjecati na propusnost ovojnice sjemena. Može potaknuti proizvodnju enzima koji razgrađuju komponente ovojnice sjemena, poput pektina i celuloze.
Kada ovojnica sjemena postane propusnija, voda može lakše ući u sjeme. Upijanje vode kritičan je prvi korak u klijanju sjemena jer aktivira metaboličke procese u embriju. Dodatno, povećana izmjena plinova omogućuje unos kisika, koji je potreban za disanje. Disanje osigurava energiju potrebnu za diobu i rast stanica tijekom klijanja.
4. Uloga u mikrobnim interakcijama
Sjemenke su često povezane s raznim mikroorganizmima od kojih neki mogu imati pozitivne ili negativne učinke na klijavost. Systemin može utjecati na interakciju između sjemenki i tih mikroorganizama.
S jedne strane, Systemin može potaknuti proizvodnju antimikrobnih spojeva u sjemenkama. Ovi spojevi mogu zaštititi sjeme koje klija od patogenih mikroorganizama koji bi inače mogli oštetiti embrij i spriječiti klijanje. S druge strane, Systemin također može pospješiti rast korisnih mikroorganizama. Neke korisne bakterije i gljive mogu pomoći u unosu hranjivih tvari, proizvesti tvari za poticanje rasta ili povećati otpornost biljke na stres. Moduliranjem mikrobne zajednice oko sjemena, Systemin može stvoriti povoljnije okruženje za klijanje.
5. Usporedba s drugim peptidima
U svijetu biljnih peptida, Systemin nije jedini s potencijalnom ulogom u klijanju sjemena. Na primjer,(Gly14) - Humanin (ljudski)je peptid koji je proučavan u kontekstu preživljavanja stanica i odgovora na stres kod ljudi. U biljkama, iako njegova točna uloga u klijanju sjemena nije tako dobro utvrđena kao Systemin, postoje neke spekulacije da bi također mogao imati utjecaj na stanične procese povezane s klijanjem putem svojih antioksidativnih i antiapoptotskih svojstava.
Urechistachykinin IIje još jedan peptid. Iako se češće povezuje sa živčanim sustavima određenih beskralješnjaka, istraživanja počinju istraživati njegove moguće uloge u biljkama. Može stupiti u interakciju s biljnim signalnim putovima i potencijalno utjecati na klijanje sjemena, iako su potrebna dodatna istraživanja da bi se to potvrdilo.
Supstanca P (5 - 11)/Hepta - Supstanca Pje dobro poznati neuropeptid kod životinja. U biljkama, može imati određeni kontakt s biljnim signalnim molekulama i utjecati na fiziološke procese, uključujući klijanje sjemena. Međutim, odnos između tvari P i klijanja sjemena biljke još je u ranim fazama istraživanja.
6. Praktične primjene
Kao dobavljač Systemina, razumijevanje uloge Systemina u klijanju sjemena ima važne praktične implikacije. Poljoprivrednici i vrtlari mogu koristiti proizvode na bazi Systemina za poboljšanje stope klijavosti sjemena.
U poljoprivrednim uvjetima niske stope klijavosti mogu dovesti do slabih prinosa usjeva. Primjenom Systemina u sjeme prije sjetve moguće je povećati postotak sjemena koje uspješno klija. To može rezultirati ujednačenijim sastojinama biljaka i u konačnici većim prinosima.
U hortikulturi se Systemin može koristiti za razmnožavanje ukrasnog bilja. Mnoge sjemenke ukrasnog bilja imaju niske stope klijavosti zbog mirovanja ili drugih čimbenika. Tretiranje Systeminom može pomoći u prevladavanju ovih problema i osigurati veću stopu uspjeha u razmnožavanju biljaka.
7. Zaključak i poziv na akciju
Zaključno, Systemin igra višestruku ulogu u klijanju sjemena biljaka. Utječe na hormonalnu ravnotežu, aktivira signalne putove, modulira propusnost ovojnice sjemena i utječe na međudjelovanje mikroba. Ove funkcije čine ga vrijednim alatom za poboljšanje stope klijavosti sjemena u poljoprivredi i vrtlarstvu.
Ako ste zainteresirani za istraživanje prednosti Systemina za vaše potrebe klijanja sjemena, pozivamo vas da se uključite u raspravu o nabavi. Naš tim stručnjaka spreman je pružiti vam detaljne informacije o našim Systemin proizvodima i načinu na koji se oni mogu prilagoditi vašim specifičnim zahtjevima. Kontaktirajte nas kako biste započeli razgovor i iskoristili prednosti najnovijih znanstvenih istraživanja u biologiji biljaka.
Reference
- Farmer, EE i Ryan, CA (1992). Oligosaharini, brasinosteroidi i jasmonati: netradicionalni regulatori rasta, razvoja i ekspresije gena biljaka. Znanost, 258(5086), 1317 - 1322.
- Koornneef, M. i Karssen, CM (1994). Genetska regulacija dormantnosti i klijanja sjemena u Arabidopsis thaliana. Biljna fiziologija, 105(4), 1491 - 1495.
- Ryan, CA (2000). Systemin - signalni put: diferencijalna aktivacija biljnih obrambenih gena. Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Istraživanje molekularne stanice, 1477 (1 - 2), 112 - 121.