식물 주기 수준의 가뭄 스트레스 기억: 검토 2부
Mar 11, 2024
2.1. 광합성과 에너지 관련 메커니즘
광합성 메커니즘과 에너지 균형의 변화는 물 스트레스 기억을 다루는 여러 연구에서 강조되었습니다.
강제 기억은 개인의 일생 동안 기억에 부정적인 영향이 미치는 영향을 말합니다. 강제 기억은 스트레스와 불안에서 비롯되는 경우가 많으며, 이로 인해 기억 상실로 이어질 수 있으며, 이로 인해 기억력이 부족해지고 자신과 주변 사람들에게 부정적인 영향을 미치게 됩니다.
하지만 우리가 압박을 받고 있을 때에도 기억력을 향상할 수 있는 방법이 여전히 있습니다. 과학적 연구에 따르면 뇌의 가소성은 매우 강하며 좋은 습관을 통해 두뇌 능력을 향상시킬 수 있습니다.
예를 들어, 숙면, 적절한 운동, 건강한 식단을 통해 몸을 건강하게 유지하면 기억력이 향상됩니다. 또한, 지속적인 학습과 사고는 뇌를 활성화시켜 기억력 발달에 도움을 줄 수 있습니다.
또한, 가족, 친구와 소통하고 사회 활동에 참여함으로써 사회적 기억력을 발휘할 수 있어 사회적 적응력과 의사소통 능력 향상에 도움이 됩니다.
즉, 기억 강요는 기억력을 손상시킬 수 있지만 활동적인 생활 방식과 학습 방법을 통해 두뇌 능력을 향상시켜 우리 자신을 더욱 활동적이고 긍정적이며 행복하게 만들 수 있습니다. 기억력 향상이 필요하다는 것을 알 수 있는데, 시스탄체 데저티콜라에는 항산화, 항염증, 항노화 효과가 있어 뇌의 산화 및 염증 반응을 감소시켜 뇌를 보호할 수 있기 때문에 기억력을 크게 향상시킬 수 있습니다. 신경계의 건강. 또한 Cistanche Deserticola는 신경 세포의 성장과 복구를 촉진하여 신경 네트워크의 연결성과 기능을 향상시킬 수 있습니다. 이러한 효과는 기억력, 학습 및 사고 속도를 향상시키는 데 도움이 될 수 있으며 인지 기능 장애 및 신경퇴행성 질환의 발병을 예방할 수도 있습니다.
반응은 식물에 영양 저장 기관(예: Beta vulgaris)이 있는지 여부에 따라 다르며, 이는 스트레스 동안 흡수원-공급원 관계에 따라 생리학적 및 생화학적 식물 매개변수가 다르게 영향을 받을 수 있음을 의미합니다[37].
Triticum aestivum에서 식물 프라이밍(즉, 첫 번째 스트레스에 대한 노출)은 두 번째 스트레스 동안 엽록소 및 리불로스 1,5 이인산 카르복실라제 함량뿐만 아니라 광합성 효율을 증가시켰습니다.
따라서 프라이밍은 후속 스트레스 동안 광합성 장치의 더 높은 유지 관리를 유도합니다[28-30]. 프라이밍 후 이러한 대조적인 생리학적 반응은 전사 기억을 통한 서로 다른 분자 반응과 관련될 수 있습니다[18,25,26,43]. 실제로 Zea mays와 Arabidopsis thaliana에서는 두 종에 공통된 556개의 기억 유전자 중 18%가 광합성 활동 및 에너지 균형과 관련이 있습니다.
옥수수에서 [=/−] 및 [=/+] 기억유전자(그림 1c)는 CalvinBenson 효소를 포함하여 빛 수확, 에너지 전달, 비광화학적 담금질 및 전반적인 광합성에 관여하는 단백질을 암호화합니다. Bassham 사이클 [18].
또한, 두 번째 스트레스 동안 엽록체 ATP 합성 효소를 암호화하는 기억 유전자의 하향 조절은 에너지 의존적 소멸 민감도를 변경하는 전사 구성 요소의 역할을 시사하여 궁극적으로 가뭄으로부터 광합성 장치를 보호하게 됩니다.
유사한 결과가 Glycine max에서도 관찰되었으며, 일부 가뭄 억제 기억 유전자도 광합성 활동과 관련이 있었습니다[35].
다양한 기관으로의 작물 바이오매스 분할에 따라 생리학적 및 생화학적 식물 매개변수는 스트레스 동안 다르게 영향을 받을 수 있습니다[37].
세 가지 물 스트레스에 노출된 Beta vulgarise에서는 모든 스트레스가 식물의 엽록소 함량을 감소시켰지만 효과의 크기는 두 번째 스트레스 동안 더 낮았고 세 번째 스트레스 동안에는 훨씬 더 낮았습니다[37].
한편, 세 가지 스트레스 모두 순 광합성과 증산을 같은 정도로 감소시켰습니다. 따라서 이 과정을 모든 상황에 일반화할 수는 없지만, 첫 번째 물 스트레스는 식물 광합성 및 에너지 메커니즘에 대한 두 번째 스트레스의 영향을 약화시켜 더 나은 탄소 상태를 유지함으로써 후속 스트레스에 대한 식물 반응을 향상시킬 수 있습니다.
2.2. 삼투압 조절 및 식물 수분 상태
수분 부족 시 식물 ABA 합성은 공변 세포의 Ca2+ 조절을 통해 기공 폐쇄를 유도하여 수분 손실을 방지합니다. 공변 세포의 기공 조절은 또한 ABA 의존적 반응과 독립적 반응을 모두 중재하는 SnRK2 유전자 계열 구성원의 발현에 크게 의존합니다[43,46].
동시에, 프롤린과 같이 수분 스트레스 중에 자주 포함되는 용질의 축적은 식물 조직의 수분 함량 감소와 관련된 수분 잠재력 저하를 보상합니다. 수분 상태 유지를 위한 삼투압 조정은 수분 스트레스 식물 기억과 관련됩니다.
프라이밍된 Arabidopsis thaliana 식물에서 후속 삼투압 스트레스에 대한 세포질 유리 Ca{0}} 반응의 크기 증가가 관찰되었으며 이는 후속 비생물적 스트레스에 대한 더 나은 내성과 관련될 수 있습니다[36].
Virvoulet과 Fromm은 반복적인 탈수 스트레스에 반응하여 애기장대 보호 세포에서 생리학적 기억과 전사 기억이 모두 발생한다는 것을 보여주었습니다. 더욱이, Zea mays의 반복적인 스트레스 노출에 대한 전사체 분석에서는 [-/-] 및 [+/+] 기억 유전자의 상당 부분이 데히드린[+/+], 무기 인산염 및 자당에 대한 막횡단 수송체와 같은 막 관련 기능을 가진 단백질을 암호화하는 것으로 나타났습니다. [-/-], 물과 칼륨 흡수 및 수송 조절자 [26].
유사하게, 삼투질 합성 및 프롤린 생합성에 관여하는 효소는 Arabidopsis thaliana 및 Zea mays 모두에서 [+/+], [-/+] 및 [+/-] 기억 유전자에 의해 인코딩되었습니다 [25,26].
프라이밍된 Oryza sativa 식물에서는 순수 식물에 비해 프롤린 축적이 증가했는데[31], 이는 후속 가뭄 동안 잎 수분 잠재력의 향상과 식물 수분 상태 유지에 기여할 수 있습니다.
2.3. 세포 보호 기능: 해독 시스템 및 보호자
보호 및 해독 기능은 세포 대사를 유지함으로써 가뭄으로 인한 산화 스트레스의 영향을 최소화하기 때문에 식물 스트레스 기억에 매우 중요합니다.
Abid와 공동 연구자들의 연구[28-30]는 Triticum aestivum 식물에서 더 나은 해독 시스템을 통해 두 번째 스트레스 동안 강화된 광보호 기능을 프라이밍하는 것으로 나타났습니다. 여기에는 활성산소종(ROS) 축적과 지질 과산화가 낮아지고 카탈라아제, 아스코르베이트 퍼옥시다아제, 글루타티온 환원효소, 슈퍼옥사이드 디스뮤타아제와 같은 항산화 효소의 활성이 높아졌습니다.
더욱이, 프라이밍된 실렌 디오이카 식물에서 엽록소 a/b 비율은 단일 스트레스 이후보다 반복된 스트레스 이후에 더 높으며, 이는 후속 스트레스가 발생할 경우 ROS 생성 및 광산화 스트레스가 감소함을 시사합니다[48].
Arabidopsis thaliana, Zea maysand Glycine max에서 [+/+] 기억 유전자는 보호 기능(디하이드린, HSP, 단백질 접힘에 관여하는 샤페론) 및 보호 분자(즉, 삼투질) 합성을 위한 대사 효소와 관련된 단백질을 암호화합니다. ].
따라서 식물의 수분 스트레스 기억은 강화된 항산화 효소 활동과 샤페론 단백질을 통한 더 나은 보호 기능 덕분에 해독 시스템을 개선하여 식물이 산화 스트레스에 대한 반응을 개선하고 단백질 활동을 유지하도록 해줍니다.
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