Aumento della crescita indotta dal sale nel mais guidato dal modulo ZmMPK3-ZmGRF1, in quanto innesca la divisione cellulare in condizioni di stress da sale
In uno studio innovativo pubblicato su Science China Press, i ricercatori hanno svelato un modulo molecolare cruciale nel mais che gioca un ruolo chiave nel promuovere la crescita delle piante sotto stress salino. La scoperta, guidata da scienziati di istituzioni come l'Università Agraria di Huazhong in Cina, sfida le precedenti assunzioni sulla tolleranza allo stress abiotico e posiziona la regolazione della crescita al centro delle strategie di adattamento.
La cascata di segnalazione ZmMPK3-ZmGRF1, come il nuovo modulo è chiamato, integra la segnalazione e il controllo dello sviluppo per contrastare l'avversità ambientale, in particolare nel contesto dello stress salino. Questa scoperta supera i modelli classici centrati sull'ione rivelando vie centrate sulla crescita che contribuiscono alla tolleranza al sale del mais.
Lo stress salino scatena una complessa rete di risposte fisiologiche e biochimiche nelle piante, ma i percorsi molecolari sottostanti rimangono in gran parte sconosciuti, in particolare nelle principali colture cerealicole come il mais. Tuttavia, l'asse regolatorio ZmMPK3-ZmGRF1 è stato trovato essenziale per garantire la funzionalità di ZmGRF1 nel controllo trascrizionale dei geni che guidano la proliferazione cellulare nonostante le condizioni avverse imposte dalla salinità.
L'evento di fosforilazione rappresentato dall'attività della chinasi ZmMPK3 sulla ZmGRF1 al residuo treonina 32 è un interruttore molecolare critico. Questa modificazione post-traslazionale è stata trovata a stabilizzare notevolmente la proteina ZmGRF1, consentendole di svolgere la sua funzione in modo efficace anche sotto alti livelli di salinità.
L'analisi comparativa tra piante di mais di tipo selvatico e mutanti deficienti di ZmMPK3 ha rivelato differenze marcate nella tolleranza al sale. I mutanti privi di ZmMPK3 funzionale hanno subito un'inibizione della crescita significativa sotto la salinità aumentata, evidenziando l'importanza di questo modulo molecolare nella capacità del mais di sostenere la crescita nonostante gli stress osmotici e ionici indotti dal sale.
Il modulo ZmMPK3-ZmGRF1 non regola direttamente le risposte tipiche allo stress salino come il trasporto degli ioni o l'omeostasi degli ioni. Invece, esercita il suo effetto modulando le reti di espressione genica associate alla divisione e alla proliferazione cellulare nei tessuti radicali e aeree del mais. Questa ricerca colma un vuoto elucidando come la chinasi ZmMPK3 interagisce direttamente con ZmGRF1, migliorando così la capacità della pianta di sostenere la crescita nonostante gli stress osmotici e ionici indotti dal sale.
Lo studio è significativo per garantire la produzione alimentare per le future generazioni poiché l'agricoltura si confronta con le pressioni sempre maggiori del cambiamento climatico e della degradazione del terreno. La salinizzazione del suolo minaccia circa 77 milioni di ettari di terreno arabile a livello globale, una situazione peggiorata dal cambiamento climatico e dall'aumento della temperatura globale. Questa ricerca offre un nuovo schema per la selezione di colture resistenti al sale attraverso la chiarificazione del ruolo del modulo ZmMPK3-ZmGRF1 nel promuovere la proliferazione cellulare sotto stress salino.
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