Rola etylenu i zmiany na poziomie transkryptomu w odpowiedzi na stres niedotlenienia u roślin

Abstrakt

Niedotlenienie (hipoksja) u roślin jest zazwyczaj wynikiem intensywnych opadów desz­czu i następujących po nich powodzi. Obecne modele klimatyczne wskazują na znacz­ny wzrost tych zjawisk w najbliższym latach. W zależności od gatunku i miejsca występo­wania, rośliny podczas ewolucji wykształciły dwie strategie adaptacyjne do stresu hipoksji: ucieczki i uśpienia. Pierwsza z nich polega na jak najszybszym wynurzeniu przynajmniej części pędu nadziemnego nad poziom wody, natomiast druga na silnym obniżeniu tempa metabolizmu w celu przeczekania niekorzystnych warunków środowiska. Procesy te są regulowane głównie przez etylen oraz czynniki transkrypcyjne ERF (ang. ethylen response factor), które aktywują geny odpowiedzi na niedotlenienie. Większość genów ERF ulega konstytutywnej ekspresji niezależnie od stężenia tlenu. Jednak potranslacyjne modyfikacje N-końca ERF prowadzą do ich degradacji u roślin rosnących w warunkach fizjologicznych. Podczas niedotlenienia następuje wzrost poziomu ekspresji genów związanych z metaboli­zmem węgla, azotu, glikolizą czy oddychaniem beztlenowym. Jednak jak wykazały badania z zastosowaniem profilowania rybosomów, w celu oszczędzania energii, rośliny poddane stresowi hipoksji silnie hamują proces inicjacji translacji. Na regulację ekspresji genów w warunkach stresowych ma wpływ także kumulacja poliadenylowanych RNA w jądrze ko­mórkowym i w cytoplazmatycznych granulach stresowych.