Kältestress ist einer der größten abiotischen Stressfaktoren und beeinträchtigt das Pflanzenwachstum erheblich. Er beeinträchtigt Ertrag und Qualität der Nutzpflanzen. 5-Aminolävulinsäure (ALA) ist ein in Tieren und Pflanzen weit verbreiteter Wachstumsregulator. Aufgrund seiner hohen Wirksamkeit, Ungiftigkeit und leichten Abbaubarkeit wird er häufig zur Verbesserung der Kältetoleranz von Pflanzen eingesetzt.
Die aktuelle Forschung zu ALA konzentriert sich jedoch hauptsächlich auf die Regulierung von Netzwerkendpunkten. Der spezifische molekulare Wirkmechanismus von ALA bei der frühen Kältetoleranz von Pflanzen ist derzeit unklar und bedarf weiterer wissenschaftlicher Forschung.
Im Januar 2024 veröffentlichte Horticultural Research eine Forschungsarbeit mit dem Titel „5-Aminolevulic Acid Enhances Cold Tolerance by Regulating the SlMYB4/SlMYB88-SlGSTU43 Reactive Oxygen Species Scavenging Module in Tomato“ von Hu Xiaohuis Team für Landwirtschaft und Forstwirtschaft der Northwestern University.
In dieser Studie wurde das Glutathion-S-Transferase-Gen SlGSTU43 in Tomaten (Solanum lycopersicum L.) identifiziert. Die Ergebnisse der Studie zeigten, dass ALA die Expression von SlGSTU43 unter Kältestress stark induziert. Transgene Tomatenlinien, die SlGSTU43 überexprimieren, zeigten eine signifikant erhöhte Fähigkeit zur Beseitigung reaktiver Sauerstoffspezies und zeigten eine signifikante Resistenz gegen Kältestress, während SlGSTU43-Mutantenlinien empfindlich auf Kältestress reagierten.
Darüber hinaus zeigten die Forschungsergebnisse, dass ALA die Toleranz des Mutantenstamms gegenüber Kältestress nicht erhöht. Die Studie legt daher nahe, dass SlGSTU43 ein wichtiges Gen für die Erhöhung der Kältetoleranz von Tomaten durch ALA ist (Abb. 1).
Darüber hinaus bestätigte diese Studie mittels EMSA-, Y1H-, LUC- und ChIP-qPCR-Detektion, dass SlMYB4 und SlMYB88 die Expression von SlGSTU43 durch Bindung an den SlGSTU43-Promotor regulieren können. Weitere Experimente zeigten, dass SlMYB4 und SlMYB88 auch am ALC-Prozess beteiligt sind, indem sie die Toleranz der Tomate gegenüber Kältestress erhöhen und die Expression von SlGSTU43 positiv regulieren (Abb. 2). Diese Ergebnisse liefern neue Einblicke in den Mechanismus, durch den ALA die Toleranz gegenüber Kältestress bei Tomaten erhöht.
Weitere Informationen: Zhengda Zhang et al., 5-Aminolävulinsäure verbessert die Kältetoleranz durch Regulierung des SlMYB4/SlMYB88-SlGSTU43-Moduls zur Beseitigung reaktiver Sauerstoffspezies in Tomaten, Horticulture Research (2024). DOI: 10.1093/hour/uhae026
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Veröffentlichungszeit: 22. Juli 2024