Apa interaksi antara Systemin dan spesies oksigen reaktif tumbuhan?
Dalam bidang biologi tumbuhan, jaringan jalur sinyal dan interaksi molekuler yang rumit terus memukau para peneliti dan pelaku industri. Sebagai pemasok Systemin, saya telah menyaksikan secara langsung meningkatnya minat untuk memahami hubungan kompleks antara Systemin dan spesies oksigen reaktif (ROS) tanaman. Dalam postingan blog ini, kita akan mempelajari detail interaksi ini, mengeksplorasi signifikansinya dalam pertahanan, pertumbuhan, dan perkembangan tanaman.
Systemin: Pemain Kunci dalam Pemberian Sinyal Tanaman
Systemin adalah hormon peptida tanaman terkenal yang memainkan peran penting dalam respon luka sistemik tanaman tomat. Ditemukan pada tahun 1990an, Systemin berasal dari protein prekursor yang lebih besar, prosystemin. Ketika tanaman terluka, misalnya oleh serangga herbivora atau kerusakan mekanis, Systemin dilepaskan ke dalam apoplas. Ia kemudian berikatan dengan reseptor spesifik pada permukaan sel di sekitarnya, memicu rangkaian peristiwa sinyal.
Pengikatan Systemin ke reseptornya mengaktifkan serangkaian jalur sinyal intraseluler. Salah satu langkah awal melibatkan aktivasi protein kinase teraktivasi mitogen (MAPKs). Kinase ini memfosforilasi berbagai target hilir, yang mengarah pada aktivasi transkripsi gen terkait pertahanan. Gen yang diinduksi oleh Systemin sering kali terlibat dalam produksi protease inhibitor, yang dapat menghalangi herbivora dengan mengganggu pencernaan mereka.
Spesies Oksigen Reaktif pada Tumbuhan
Spesies oksigen reaktif adalah molekul yang sangat reaktif yang mencakup anion superoksida (O₂⁻), hidrogen peroksida (H₂O₂), dan radikal hidroksil (·OH). Pada tumbuhan, ROS diproduksi sebagai produk sampingan dari proses metabolisme normal, seperti fotosintesis dan respirasi. Namun, produksinya juga dapat ditingkatkan secara signifikan sebagai respons terhadap berbagai tekanan biotik dan abiotik.
Dalam kondisi normal, tanaman memiliki sistem pertahanan antioksidan yang berkembang dengan baik untuk menjaga keseimbangan kadar ROS. Sistem ini mencakup enzim seperti superoksida dismutase (SOD), katalase (CAT), dan askorbat peroksidase (APX), serta antioksidan non-enzimatik seperti asam askorbat dan glutathione. Ketika tanaman terkena stres, produksi ROS dapat melebihi kapasitas sistem antioksidan sehingga menyebabkan stres oksidatif.
Interaksi antara Systemin dan ROS
Produksi ROS Dipicu oleh Systemin
Salah satu interaksi paling signifikan antara Systemin dan ROS adalah kemampuan Systemin untuk menginduksi produksi ROS dalam sel tumbuhan. Ketika Systemin berikatan dengan reseptornya, ia mengaktifkan kaskade sinyal yang pada akhirnya mengarah pada aktivasi NADPH oksidase. Enzim ini bertanggung jawab untuk produksi anion superoksida pada membran plasma. Anion superoksida kemudian dengan cepat diubah menjadi hidrogen peroksida oleh SOD.
Produksi ROS sebagai respons terhadap Systemin merupakan bagian penting dari mekanisme pertahanan tanaman. ROS dapat secara langsung merusak membran dan makromolekul patogen yang menyerang. Mereka juga dapat bertindak sebagai molekul pemberi sinyal, memicu aktivasi gen terkait pertahanan hilir. Misalnya, hidrogen peroksida dapat berdifusi melintasi membran sel dan mengaktifkan faktor transkripsi yang terlibat dalam ekspresi gen yang mengkode protease inhibitor dan protein pertahanan lainnya.
ROS - Regulasi Persinyalan Sistem yang Dimediasi
Di sisi lain, ROS juga dapat mengatur jalur pensinyalan Systemin. Kadar ROS yang tinggi dapat menyebabkan kerusakan oksidatif pada protein dan lipid di dalam sel, termasuk komponen jalur pensinyalan Systemin. Misalnya, ROS dapat mengoksidasi residu sistein dalam protein, menyebabkan perubahan struktur dan fungsinya. Hal ini dapat meningkatkan atau menghambat aktivitas protein yang terlibat dalam pensinyalan Systemin.
Dalam beberapa kasus, ROS dapat bertindak sebagai pengatur positif pensinyalan Systemin. Misalnya, rendahnya kadar hidrogen peroksida dapat meningkatkan fosforilasi MAPK, yang merupakan komponen kunci dari kaskade pensinyalan Systemin. Hal ini dapat menyebabkan aktivasi gen terkait pertahanan yang lebih kuat. Namun, produksi ROS yang berlebihan juga dapat berdampak negatif pada pensinyalan Systemin. Stres oksidatif dapat menyebabkan inaktivasi protein pemberi sinyal, sehingga menyebabkan terganggunya respons pertahanan.
Peran dalam Persinyalan Sistemik
Interaksi antara Systemin dan ROS juga penting untuk sinyal sistemik pada tanaman. Ketika sebuah pabrik terluka, produksi lokal Systemin dan ROS dapat memicu respons sistemik di bagian pabrik yang tidak terluka. ROS dapat bertindak sebagai sinyal bergerak, berdifusi melalui apoplas dan simplas ke sel-sel di sekitarnya. Mereka juga dapat menginduksi produksi molekul pemberi sinyal lain, seperti asam jasmonat, yang selanjutnya dapat memperkuat respons pertahanan sistemik.
Implikasinya terhadap Kesehatan Tanaman dan Pertanian
Memahami interaksi antara Systemin dan ROS memiliki implikasi signifikan terhadap kesehatan tanaman dan pertanian. Dengan memanipulasi jalur pensinyalan Systemin - ROS, mekanisme pertahanan alami tanaman terhadap hama dan penyakit dapat ditingkatkan. Misalnya, penerapan Systemin secara eksogen atau aktivasi sinyal Systemin dapat digunakan sebagai strategi untuk melindungi tanaman dari herbivora.
Selain itu, interaksi antara Systemin dan ROS juga dapat dimanfaatkan untuk meningkatkan toleransi tanaman terhadap cekaman abiotik. Karena ROS terlibat dalam respons stres biotik dan abiotik, aktivasi jalur Systemin - ROS dapat membantu tanaman mengatasi tantangan lingkungan seperti kekeringan, salinitas, dan suhu ekstrem dengan lebih baik.
Produk Kami dan Relevansinya
Sebagai pemasok Systemin, kami berkomitmen menyediakan produk berkualitas tinggi untuk penelitian dan aplikasi pertanian. Peptida Systemin kami disintesis dan dimurnikan secara hati-hati untuk memastikan aktivitas biologisnya. Selain Systemin, kami juga menawarkan serangkaian peptida terkait yang dapat digunakan untuk mempelajari jalur sinyal pada tanaman.
Misalnya, kami menyediakanProtein Kinase C (19 - 36), yang dapat digunakan untuk menyelidiki peran protein kinase dalam kaskade pensinyalan Systemin. KitaPeptida SCPAmungkin juga relevan untuk mempelajari interaksi antara Systemin dan molekul pemberi sinyal lainnya. DanZat P (2 - 11)/Deka - Zat Pdapat digunakan sebagai alat untuk memahami konteks yang lebih luas dari sinyal yang dimediasi peptida pada tanaman.
Hubungi Kami untuk Pengadaan
Jika Anda tertarik dengan produk Systemin kami atau peptida terkait lainnya, kami mendorong Anda untuk menghubungi kami untuk pengadaan dan diskusi lebih lanjut. Tim ahli kami siap membantu kebutuhan penelitian atau pertanian Anda. Apakah Anda seorang ahli biologi tanaman yang ingin mempelajari mekanisme dasar sinyal tanaman atau seorang petani yang mencari solusi inovatif untuk perlindungan tanaman, kami memiliki produk dan pengetahuan untuk mendukung Anda.
Referensi
Bergey, DR, Pearce, G., & Ryan, CA (1999). Systemin mengaktifkan kaskade sinyal luka pada tomat. Fisiologi Tumbuhan, 119(4), 1351 - 1357.
Mittler, R. (2002). Stres oksidatif, antioksidan dan toleransi stres. Tren Ilmu Tanaman, 7(9), 405 - 410.
Orozco - Cardenas, ML, Narváez - Vasquez, J., & Ryan, CA (2001). Hidrogen peroksida bertindak sebagai pembawa pesan kedua untuk induksi gen pertahanan pada tanaman tomat sebagai respons terhadap luka, sistemin, dan metil jasmonat. Sel Tumbuhan, 13(7), 1793 - 1805.