Физиология растений, 2020, T. 67, № 6, стр. 578-598

ВВЕДЕНИЕ

Наземные растения состоят из двух основных частей – побеговой системы, участвующей в ассимиляции углерода из воздуха в ходе фотосинтеза, и корневой системы, осуществляющей поглощение воды и минеральных веществ из почвы. Для выживания в меняющихся условиях окружающей среды процессы роста и развития двух этих систем должны быть четко скоординированы на уровне целого организма, то есть системно. Такая координация подразумевает наличие у растений специализированных сигнальных молекул, способных к дальнему транспорту и опосредующих коммуникацию между различными органами растения. Как показали исследования последних лет, в роли таких сигнальных молекул могут выступать регуляторные пептиды, также известные как пептидные гормоны растений.

К настоящему времени выделено более 30 классов пептидных фитогормонов с разнообразными функциями [1, 2]. В нашем обзоре мы сосредоточим внимание на пептидах семейств CLE (CLAVATA3/EMBRYO SURROUNDING REGION-related) [3, 4] и CEP (C-TERMINALLY ENCODED PEPTIDES) [5], относящихся к группе посттрансляционно модифицируемых пептидов (ПТМП) и играющих зачастую антагонистические роли в развитии растений. Все ПТМП синтезируются в виде протяженного белка-предшественника, из которого в результате протеолиза и посттрансляционных модификаций образуется активный высоко мобильный пептид длиной около 12–15 аминокислот [1], который может действовать как местно, так и транспортироваться в другие органы растения, выступая в качестве сигнала дальнего действия в системном контроле развития. Дальний транспорт регуляторных пептидов осуществляется по проводящим тканям: ряд синтезируемых в корнях пептидов способен перемещаться по ксилеме из корней в побег, где они связываются со своими рецепторами, располагающимися во флоэме листьев. Ответный сигнал, от листьев к корням, передается по флоэме также с участием мобильных сигналов различной молекулярной природы. Существование такого “молекулярного диалога” корня и побега, было предсказано более 30 лет назад при изучении мутантов сои, формирующих избыточное число азотфиксирующих клубеньков (так называемых “суперклубенькообразующих” мутантов) при симбиозе с почвенными бактериями ризобиями [6]. Более того, у таких мутантов процесс клубенькообразования не подавляется при высоких концентрациях нитрата, в отличие от растений дикого типа, у которых образование клубеньков происходит только при отсутствии доступных источников азота в почве. Эксперименты с прививками показали, что суперклубенькообразующий фенотип (формирование избыточного числа клубеньков на корнях) в ряде случаев определяется генотипом побега: растения, побеговая часть которых была взята от суперклубенькообразующих мутантных растений и привита на корневую часть растений дикого типа, образовывали избыточное число клубеньков [6]. Этот результат позволил исследователям предположить, что ген, ответственный за контроль численности симбиотических клубеньков, работает в побеге, и его продукт дистанционно ограничивает количество образующихся клубеньков, то есть в основе такой регуляции лежит дальний транспорт сигнальных молекул, и такая регуляция осуществляется системно. Дальний транспорт регуляторных молекул у растений также можно обнаружить и при изучении локализации транскриптов генов и их белковых продуктов: в ряде случаев отсутствие транскриптов и наличие белковых продуктов генов в одном органе указывает на существование дальнего транспорта соответствующих белков. Наряду с этим, для визуализации дальнего транспорта ряда молекул по проводящим тканям используют флуоресцентные метки, а также введение в растения радиоактивно меченых синтетических аналогов регуляторных молекул. Кроме того, возможно выявление регуляторных пептидов непосредственно в ксилемном соке.

Существование системного контроля с участием мобильных пептидов было показано и для другого типа симбиотических взаимодействий – для развития арбускулярной микоризы, а также для процессов поглощения нитрата и ответа на засуху. Тогда как формирование азотфиксирующих клубеньков является своего рода адаптивной реакцией на недостаток азота в почве, поскольку процесс азотификсации с участием клубеньковых бактерий обогощает растение азот-содержащими соединениями, формирование симбиоза с грибами арбускулярной микоризы позволяет растениям получать из почвы большее количество минеральных веществ, в особенности фосфора. Таким образом, факторы, воздействующие на корневую систему и запускающие ответные системные реакции с участием дальнего транспорта регуляторных молекул, связаны с реализацией основных функций корня – минерального питания и поглощения воды, которые определяют физиологический статус растения как целостного организма, и в связи с этим регулируются на системном уровне. Конкретные механизмы, лежащие в основе “молекулярного диалога” корня и побега в регуляции симбиотических реакций, минерального питания и ответа на засуху, будут подробно рассмотрены в данном обзоре.

ПЕПТИДЫ CLE КАК СИСТЕМНЫЕ РЕГУЛЯТОРЫ РАЗВИТИЯ РАСТЕНИЙ

CLE – пептидные фитогормоны, которые получили известность главным образом как регуляторы активности меристем. Так, CLAVATA3 (CLV3), первый из охарактеризованных и наиболее изученный представитель этой группы, регулирует поддержание пула стволовых клеток в апикальной меристеме побега (ПАМ) [4], CLE40 выполняет аналогичные функции в апикальной меристеме корня (КАМ) [7], а CLE41/44 – в камбии [8]. Помимо регуляции стволовых клеток в меристемах, пептиды CLE участвуют также в контроле дифференциации определенных типов клеток и тканей [9, 10], в раннем эмбриогенезе [11], во взаимодействии с симбионтами [12, 13] и патогенами [14].

Гены CLE кодируют небольшие белки, состоящие из 100–150 аминокислотных остатков. Белки CLE включают N-концевой сигнальный домен, центральную вариабельную часть, а также консервативный С-концевой CLE-домен, при этом у некоторых белков может быть несколько CLE-доменов [15]. CLE-домен, состоящий из 12–13 аминокислотных остатков, соответствует зрелому функциональному пептиду CLE, который вырезается из белка-предшественника в результате протеолиза. Кроме того, для активности пептидов CLE необходимы определенные посттрансляционные модификации: так, остаток пролина в седьмом положении CLE-домена гидроксилируется с образованием гидроксипролина, к которому затем присоединяются три остатка арабинозы [16]. Было показано, что триарабинозилирование по гидрокиспролину усиливает сродство пептида CLV3 к рецептору CLV1 [17].

Пептиды CLE являются мобильными компонентами регуляторных систем WOX-CLAVATA, в состав которых также входят рецепторы пептидов CLE – серин-треониновые протеинкиназы с лейцин богатыми повторами в лиганд-связывающем домене (представители семейства LRR-RLK, Leucine-Rich Repeats containing Receptor-Like Kinases) [18], индуцируемый ими слабоизученный сигнальный путь [19] и мишень действия этого пути – гены семейства WUSСHEL-RELATED HOMEOBOX (WOX), кодирующие одно из важнейших семейств транскрипционных факторов (ТФ) растений [20, 21].

Пептиды CLE разделяют на несколько групп на основании последовательностей CLE-домена: так, Strabala с соавт. [22] разделили 32 пептида CLE Arabidopsis thaliana на группы A-F. Согласно экспериментальным данным, пептиды CLE в пределах одной группы выполняют близкие функции могут замещать друг друга у мутантов [22]. Более простой классификацией является деление пептидов CLE на группы A и B в зависимости от их эффекта на активность апикальных и латеральных меристем [8, 23]: пептиды обширной группы А ингибируют активность ПАМ и КАМ, не влияя на активность камбия, тогда как пептиды небольшой группы В (называемые также Tracheary elements Differentiation Inhibitory Factors, TDIF) стимулируют активность камбия, не влияя на активность ПАМ и КАМ.

Свободно диффундируя между клетками, пептиды CLE, тем не менее, действуют обычно локально: в апикальных меристемах и камбии они передвигаются в пределах соседних клеток (ближний транспорт). Так, в ПАМ ген CLV3 экспрессируется в двух верхних слоях клеток центральной зоны меристемы (L1–L2), тогда как пептид CLV3 перемещается в слой L3, где подавляет экспрессию гена WUSCHEL (WUS), ответственного за поддержания пула недифференцированных стволовых клеток [4]. Основным рецептором пептида CLV3 в ПАМ является рецепторная протеинкиназа CLAVATA1 (CLV1) [24], также CLV3 может связываться с действующими в ПАМ рецепторами RECEPTOR PROTEINKINASE 1 и 2 (RPK1 и RPK2) [25], а также с рецепторами, работающими в разных типах меристем и дифференцированных тканей – киназами BARELY ANY MERISTEM 1-3 (BAM1-3) [26] и рецепторным комплексом CLAVATA2/CORYNE (CLV2/CRN) [27]. Способность только к ближнему транспорту характерна также для центрального регулятора КАМ – пептида CLE40, который синтезируется в колумелле и связывается в КАМ с рецепторами CLV1 и ACR4 (ARABIDOPSIS CRINKLY 4), регулируя экспрессию гена WOX5 [7], и пептидов TDIF (CLE41/44 и CLE42), которые синтезируются во флоэме и рецептируются сенсорной киназой TDIF RECEPTOR/ PHLOEM INTERCALATED WITH XYLEM (TDR/PXY) в камбии; мишенью их действия является ген WOX4 [28].

В то же время, показано, что некоторые пептиды CLE также способны к дальнему транспорту из корней в листья по ксилеме, опосредуя ответ растений на взаимодействие с симбиотическими организмами (ризобиями, грибами арбускулярной микоризы), реакции на изменение содержания минеральных веществ (азота, фосфора) в почве, а также реакции, вызванные засухой.

1.1. ПЕПТИДЫ CLE В СИСТЕМНОМ КОНТРОЛЕ РАЗВИТИЯ СИМБИОТИЧЕСКИХ КЛУБЕНЬКОВ И МИКОРИЗАЦИИ

1.2. НИТРАТ-ЗАВИСИМАЯ РЕГУЛЯЦИИ РАЗВИТИЯ БОКОВОГО КОРНЯ С УЧАСТИЕМ CLE И ДРУГИЕ НИТРАТ-РЕГУЛИРУЕМЫЕ ПРОЦЕССЫ РАЗВИТИЯ У РАСТЕНИЙ

Пептиды CLE опосредуют нитрат-зависимые реакции у растений не только при симбиозе, но также в других процессах развития. Известно, что нитрат оказывает влияние на формирование корневой системы [64, 65], регулирует активность меристемы побега и время цветения [66]. Так, у бобовых растений мутации в гене CLV1-подобной киназы, задействованной в AON, помимо суперклубенькообразования, также приводят к нарушению архитектуры корня: у мутантов по гену LjHar1 лядвенца наблюдается укорочение главного корня и увеличение количества боковых корней [67]. У арабидопсиса участие в ответе на нитрат предполагается для рецепторной киназы CLV1 – центрального регулятора развития ПАМ: у мутантов clv1, в отличие от растений дикого типа, при недостатке нитрата не наблюдается подавление развития боковых корней [64].

У арабидопсиса также были выявлены нитрат-регулируемые пептиды CLE, вовлеченные в контроль развития боковых корней [64]. Так, Araya с соавт. показали, что гены AtCLE1/3/4/7 у арабидопсиса активируются при недостатке нитрата и в основном экспрессируются в клетках перицикла; их сверхэкспрессия приводит к подавлению развития боковых корней. Сверхэкспрессия AtCLE3 приводила к подавлению роста боковых корней у растений дикого типа, однако у мутантов Atclv1 его ингибирующее действие на рост боковых корней не проявлялось [64]. На основании полученных результатов авторы предположили, что пептиды AtCLE1/3/4/7 через рецепторную киназу AtCLV1 подавляют рост боковых корней при недостатке азота. Поскольку белок AtCLV1 локализован во флоэме корня, по предположению авторов, регуляция роста боковых корней, опосредованная пептидами AtCLE, осуществляется локально с участием работающей в корнях рецепторной киназы AtCLV1, возможный дальний транспорт пептидов AtCLE в данной работе не изучался [64].

Вместе с этим, у арабидопсиса выявлены NIN-подобные ТФ NLP, AtNLP6 и AtNLP7, которые, как и их гомологи у бобовых растений, ответственны за активацию нитрат-регулируемых генов. Так, было показано, что AtNLP7 при наличии нитрата в среде транспортируется в ядро, где связывается c нитрат-регулируемыми элементами (NRE) в последовательностях генов-мишеней [57]. Механизм, обеспечивающий внутриядерное удержание NLP7 в этих условиях, связан с фосфорилированием AtNLP7 по остатку Ser205 in vivo за счет Ca²⁺-сенсорных протеинкиназ (CPKs) CPK10, CPK30 и CPK32 [68]. Нитрат-зависимая активация экспрессии c участием ТФ AtNLP6/7 описана для ряда генов, контролирующих разные аспекты развития растений: в частности, для гена циклина класса В CYCLINB1;1 [69] и ряда генов, ответственных за цветение [66].

Помимо пептидов CLE, роль молекул дальнего транспорта, синтезирующихся под влиянием нитрата, играют цитокинины. Известно, что в корне арабидопсиса уровень экспрессии генов IPT, контролирующих первую стадию биосинтеза цитокининов из аденозинфосфатов, находится в прямой зависимости от концентрации нитрата в среде [70]. Было показано, что дальний транспорт синтезированных в корне цитокининов в надземную часть растения определяет нитрат-зависимое расширение зоны экспрессии гена WUS, которое приводит к увеличению размера ПАМ [71].

1.3. ПЕПТИДЫ CLE КАК РЕГУЛЯТОРЫ ОТВЕТА НА ЗАСУХУ

При недостатке воды в почве растения испытывают стресс и реагируют на него закрытием устьиц, что снижает потерю влаги и помогает растениям переносить засушливый период. Эта реакция индуцируется АБК, синтезируемой в листьях при засухе. Как оказалось, биосинтез АБК в листьях регулируется с участием пептидов CLE, синтезируемых в корнях. Так, при оценке способности различных синтетических пептидов CLE арабидопсиса индуцировать биосинтез АБК в листьях было обнаружено, что обработка корней пептидом CLE25 стимулировала экспрессию гена AtNCED3 (NINE-CIS-EPOXYCAROTENOID DIOXYGENASE 3), кодирующего ключевой фермент биосинтеза АБК при засухе, а также как следствие – реакции закрытия устьиц в листьях. Способность пептида AtCLE25 транспортироваться из корня в побег была подтверждена с использованием радиоактивно меченого синтетического AtCLE25, накопление которого наблюдали в листьях после обработки корней. Активность промотора гена AtCLE25 наблюдалась в боковых корнях, в кончиках корней, в проводящих тканях листьев, а также в прокамбии корня. У мутантов по гену AtCLE25, полученных с помощью CRISPR-Cas9-опосредованного редактирования, а также у растений с РНК-интерференцией гена AtCLE25 при воздействии засухи не наблюдалась активация экспрессии гена AtNCED3, и как следствие, не происходило накопление АБК в листьях, характерное для растений дикого типа при дегидратации. Кроме того, мутанты по гену CLE25 демонстрировали большие потери воды и были более чувствительны к засухе, по сравнению с растениями дикого типа. Для выявления возможных рецепторов пептида AtCLE25 авторы оценили эффект его воздействия на серию мутантов с нарушениями в генах, кодирующих рецепторы пептидов CLE, и обнаружили, что у двойного мутанта bam1-5 bam3-3, также характеризующегося повышенной чувствительностью к засухе, не наблюдалась активация биосинтеза АБК в листьях при обработке пептидом AtCLE25. При этом, как было показано с помощью прививок, именно мутантный генотип побега определял чувствительность растения к воздействию AtCLE25. На основании этих данных авторы предположили, что рецепторами AtCLE25 в листьях могут быть рецепторные киназы BAM1 и BAM3 [72].

В недавнем исследовании также было показано, что наряду с его участием в реакциях в ответ на засуху, пептид AtCLE25 необходим для развития флоэмы: мутация в гене AtCLE25 приводила к задержке дифференцировки клеток флоэмы, при этом подавление функции AtCLE25 с помощью “дефектного” пептида, несущего замену консервативного глицина в 6 положении CLE-домена на треонин (G6T), также нарушало развитие флоэмы и обуславливало формирование укороченного корня [73]. С помощью анализа мутантов, не чувствительных к действию пептида AtCLE25, было показано, что вероятным рецептором AtCLE25 в корне является рецепторная киназа СLERK (CLE-RESISTANT RECEPTOR KINASE), формирующая комплекс с CLV2 [73]. Таким образом, наряду с участием в дальнем транспорте и системном контроле реакций на засуху через рецепторы BAM1/BAM3 в листе, пептид AtCLE25 также действует локально в корне через рецепторный комплекс СLERK/CLV2, регулируя формирование флоэмы. При этом, по-видимому, для дальнего транспорта AtCLE25 по ксилеме в побег в ходе ответа на засуху, описанного в работе Takahashi с соавт. [72], необходимо перемещение этого пептида из флоэмы в клетки ксилемы.

2. ПЕПТИДЫ CEP КАК СИСТЕМНЫЕ РЕГУЛЯТОРЫ РАЗВИТИЯ

У Arabidopsis пептиды CEP были идентифицированы in silico при скрининге белковых семейств, содержащих структуру, характерную для ПТМП – короткий консервативный домен вблизи С-конца. Созревание СЕР, как и пептидов CLE, связано с протеолизом и посттрансляционными модификациями в консервативном домене (гидроксилированием остатков пролина) [5]. Зрелые пептиды СЕР состоят из 15 аминокислотных остатков и содержат 2–4 остатка гидроксипролина. В отличие от CLE, которые обнаружены даже у зеленых водорослей [74], пептиды СЕР найдены только у семенных растений: так, у Arabidopsis выявлено 15 генов CEP [75].

Функции пептидов СЕР связаны, по-видимому, в основном с развитием корневой системы, в том числе – с контролем развития боковых корней и клубеньков и ответа на абиотический стресс, в особенности на дефицит азота, при этом они способны действовать системно на дальних расстояниях от места своего синтеза (см. ниже).

2.1. РЕЦЕПТОРЫ CEP – СИСТЕМНЫЕ РЕГУЛЯТОРЫ ОТВЕТА НА НЕДОСТАТОК АЗОТА

В работе Tabata с соавт. были выявлены рецепторы пептидов CEP: радиоактивно меченый синтетический пептид AtCEP1 арабидопсиса специфично связывался in vitro с киназами семейства LRR-RLK AtCEPR1 и AtCEPR2 (CEP RECEPTOR), при этом мутанты по генам AtCEPR1/2 были нечувствительны к обработке пептидом CEP1 при оценке его влияния на рост корня [77]. Активность промоторов AtCEPR1 и AtCEPR2 наблюдалась в проводящей системе листьев, главного корня и боковых корней. Двойные мутанты cerp1 cerp2 характеризовались увеличением длины боковых корней, при этом схожий фенотип, но в меньшей степени проявления, наблюдался и у одиночного мутанта cerp1, но не у мутанта cerp2, на основании чего авторы предположили, что именно CEPR1 играет определяющую роль в рецепции AtCEP1 и запуске последующих реакций, приводящих к подавлению роста корня. Помимо этого, у мутантов cerp1 cerp2 также наблюдался ряд признаков, характерных для растений, испытывающих голодание по азоту: накопление антоциана, бледно-зеленый цвет листьев, укорочение побега, в связи с чем авторы предположили, что AtCEP1 и его рецепторы могут регулировать экспрессию генов, вовлеченных в поглощение и накопление азота в растениях. И действительно, у мутантов cerp1 cerp2 была значительно снижена экспрессия гена нитратного транспортера NRT2.1, и в меньшей степени генов NRT3.1 и NRT1.1. Обработка экзогенным AtCEP1 приводила к активации экспрессии гена NRT2.1 даже в условиях высокого содержания азота у растений дикого типа, но не у мутантов по гену AtCEPR1. Таким образом, пептид AtCEP1 опосредует ответ на недостаток азота в среде, действуя через рецептор AtCERP1 [77].

Также ранее с использованием системы “split root”, при которой корневую систему растения разделяют на две части и помещают в разные условия (например, одну часть корневой системы – в среду с высоким содержанием азота, другую – с низким содержанием азота), было показано, что в гетерогенной по содержанию азота среде, голодание по азоту в одной части корневой системы может приводить к стимуляции развития боковых корней и к усилению экспрессии генов нитратных транспортеров в той части корневой системы, которая находится в среде с высоким содержанием азота, для компенсации недостатка по азоту у растения в целом [78]. Как оказалось, такая системная реакция опосредована действием пептидов CEP и их рецепторов [77]. Так, в отличие от дикого типа, у мутантов cepr1 cepr2 не наблюдалось системной активации экспрессии генов нитратных транспортеров NRT2.1, NRT3.1 и NRT1.1 в корнях, находящихся в среде высоким содержанием азота (с добавлением 10 мМ ${\text{NO}}_{3}^{ - }$), при использовании системы “split root”. Более того, в среде c высоким содержанием азота при обработке одной части корневой системы синтетическим пептидом AtСEP1 наблюдалась активация экспрессии гена NRT2.1 как в обработанных, так и в не обработанных AtCEP1 корнях, что указывает на то, что AtCEP1 опосредует системную активацию экспрессии генов нитратных транспортеров.

Поскольку гены AtCEPR1 и AtCEPR2 экспрессируются как в корне, так и в надземной части растений, возник вопрос о том, действует ли пептид AtCEP1 на транспорт нитратов местно или же транспортируется в побег. Было показано, что системное действие AtCEP1 осуществляется через рецепторы, работающие в побеге, поскольку в эксперименте с прививками побеговой части от двойных мутантов cepr1-1 cepr2-1 на корневую часть растений дикого типа обработка части корней пептидом AtCEP1 в системе “split root” не вызывала активации экспрессии NRT2.1 ни в одной из частей корневой системы [77].

Какие же факторы опосредуют передачу сигнала от рецепторов CEP из побега в корень? В работе Ohkubo с соавт. было показано, что у арабидопсиса при обработке корней пептидом AtCEP1 в клетках флоэмы листа происходит зависимая от AtCEPR1 активация экспрессии генов CEP DOWNSTREAM 1 (CEPD1) и CEPD2, кодирующих полипептиды семейства 10 глутаредоксинов III класса [79]. Анализ сверхэкспрессии генов AtC-EPD1 и AtCEPD2, а также двойных мутантов cepd1 cepd2, показал, что AtCEPD1 и AtCEPD2 ответственны за системную активацию в корнях экспрессии гена нитратного транспортера NRT2.1, но не двух других генов, NRT3.1 и NRT1.1, экспрессия которых, как было показано ранее, активируется при обработке пептидом AtCEP1 [77, 79]. Активность промоторов AtCEPD1 и AtCEPD2 наблюдалась во флоэме листа, при этом в корнях транскриптов генов AtCEPD1 и AtCEPD2 не было выявлено даже после обработки пептидом CEP1. Вместе с этим, гибридный белок GFP-AtCEPD1 локализовался в проводящей системе корня, в клетках флоэмы, а также в клетках эндодермы, и его количество увеличивалось как при обработке пептидом AtCEP1, так и при недостатке азота в среде [77]. Эти данные свидетельствуют о том, что полипептиды AtCEPD выступают в роли мобильных сигнальных молекул, транспортирующихся по флоэме из побега в корень в ответ на активацию рецептора AtCEPR1 в побеге. Этот вывод был дополнительно подтвержден экспериментами с прививками, где гибридный белок GFP-AtCEPD1 выявляли в корневой части растения, несущей мутации в генах AtCEPD (cepd1-1 cepd2-1), в случае, когда в побеговой части растения экспрессировался гибридный ген GFP-AtCEPD1 [79].

Кроме того, совсем недавно Ota c соавт. обнаружили у арабидопсиса еще два гена, имеющих большой процент сходства с AtCEPD1, названных AtCEPD-like 1 (CEPDL1) и CEPDL2 [80]. Их сверхэкспрессия также приводила к активации экспрессии NRT2.1 в корнях, даже в среде с высоким содержанием азота (10 мМ NH₄⁺, 10 мМ ${\text{NO}}_{3}^{ - }$), при этом анализ транскриптома растений со сверхэкспрессией AtCEPDL2 показал, что AtCEPDL2 стимулирует экспрессию генов, кодирующих так называемые нитратные транспортеры с высокой аффинностью (high-affinity nitrate uptake), такие как NRT2.1, NRT2.2, NRT2.4, NRT3.1, а также NRT1.5, осуществляющий загрузку нитрата в ксилему для его транспорта из корня в побег [80]. Как и его гомологи AtCEPD1 и AtCEPD2, белок AtCEPDL2 транспортируется из побега в корень по флоэме, что было выявлено на основании локализации активности промоторов и оценки флуоресценции гибридного белка GFP-AtCEPDL2. Однако в отличие от AtCEPD1 и AtCEPD2, экспрессия AtCEPDL2 в побеге активировалась при недостатке азота независимо от активности рецептора AtCEPR1 и даже выявлялась в побегах, отделенных от корней, при низких концентрациях азота, на основании чего авторы предположили, что экспрессия AtCEPDL2 регулируется содержанием азота в побеге [80].

Таким образом, у растений существует сложная регуляция системы, ответственной за поглощения нитрата в корне, индукция которой осуществляется параллельно двумя путями: при недостатке содержания азота в побеге – с участием AtCEPDL2, а при недостатке азота в почве – с участием синтезирующихся в корнях мобильных пептидов AtCEP и их рецепторов AtCEPR, работающих в побеге [80].

2.2. РОЛЬ CEP В КЛУБЕНЬКООБРАЗОВАНИИ

Азотфиксирующие клубеньки формируются на корнях бобовых растений при симбиозе с почвенными бактериями ризобиями при недостатке азота в почве, и в этом отношении их формирование также является реакцией на дефицит азота. У модельного бобового растения M. trunсatula обработка пептидом MtCEP1, а также сверхэкспрессия MtCEP1 стимулировала формирование клубеньков и при этом подавляла закладку боковых корней [83]. Более того, эффектом обработки экзогенным пептидом MtCEP1, а также сверхэкспрессии MtCEP1 является формирование так называемых сайтов ССР (circumferential cell proliferations) – периодически расположенных “вздутий” на корне, возникающих в результате пролиферации клеток перицикла, коры и эпидермиса. В части таких сайтов наблюдали блокированные в развитии боковые корни, а из части сайтов CCP при инокуляции ризобиями развивались функционирующие симбиотические клубеньки [83]. Клубеньки, формирующиеся при сверэкспрессии MtCEP1 и обработке MtCEP1, развивались быстрее, характеризовались большими размерами и более высокой нитрогеназной активностью, по сравнению с контролем, даже при высокой концентрации нитрата в среде (до 25 мМ) [83].

У люцерны был охарактеризован мутант cra2 (compact root system architecture 2), характеризующийся укорочением корня и увеличение числа боковых корней [84]. Кроме того, у мутанта cra2 было также снижено число образующихся симбиотических клубеньков, при этом эффект подавления клубенькообразование наблюдался уже на ранних этапах развития примордия, на 1–3 день после инокуляции, и проявлялся независимо от влияния cra2 на укорочение корня. Ген MtCRA2 экспрессируется в проводящей системе побега, корня, в примордиях боковых корней и клубеньков, а в зрелых клубеньках – в апикальной меристеме и в периферических проводящих пучках. Эксперименты с использованием прививок показали, что MtCRA2 локально (на уровне корневой части растения) регулирует развитие боковых корней и системно (с участием побеговой части растения) – развитие симбиотических клубеньков [84]. Ген MtCRA2 кодирует рецептор-подобную киназу с лейцин-богатыми повторами (LRR-RLK) и демонстрирует наибольшее сходство с геном арабидопсиса AtXIP1 [84], продуктом которого является рецептор пептидов CEP [77]. Мутант по гену MtCRA2 оказался нечувствительным к действию MtCEP1. В работе Mohd-Radzman с соавт. было показано, что эффект MtCEP1 на развитие симбиотических клубеньков и боковых корней у люцерны зависит от MtCRA2, что наряду со сходством с AtXIP1, указывает на возможную роль MtCRA2 в рецепции MtCEP [82].

Обработка пептидом MtCEP1 ряда мутантов с нарушением развития клубеньков, дефектных по компонентам сигнального каскада, активируемого ризобиями, не была способна индуцировать клубенькообразование, но при этом вызывала подавление развития боковых корней, что указывает на существование независимых путей регуляции развития клубеньков и боковых корней с участием MtCEP1. Так, у суперклубенькообразующего мутанта люцерны Mtsunn с нарушением AON, обработка MtCEP1 приводила к еще большему увеличению числа клубеньков и к уменьшению количества боковых корней по сравнению с контролем, при этом наблюдалось увеличение границ зоны корня, в пределах которой происходит закладка клубеньков [82].

В противоположность этому, у другого суперклубенькообразующего мутанта, Mtein2/sickle (skl), характеризующегося подавлением передачи сигнала этилена, увеличением числа сайтов инфицирования корня ризобиями (гиперинфекцией) и формированием избыточного числа незрелых клубеньков, часто “слитых” друг с другом, обработка пептидом MtCEP1 или сверхэкспрессия у такого мутанта гена MtCEP1 не вызывала увеличения числа клубеньков или расширения границ зоны клубенькообразования в пределах корня. Продукт гена MtEIN2 – ортолог белка EIN2 арабидопсиса, центрального регулятора клеточного ответа на этилен [85]; у люцерны он также является негативным регулятором клубенькообразования и опосредует негативное влияние этилена на закладку и развитие симбиотических клубеньков. Следует отметить, что обработка пептидом MtCEP1 растений дикого типа также приводила к гиперинфекции ризобиями и увеличению доли “слитых” клубеньков, причем закладка большего процента клубеньков наблюдалась напротив флоэмного полюса (в отличие от контроля, где закладка клубеньков происходит напротив ксилемного полюса). Все эти признаки также характерны для мутантов skl [86]. На основании этих данных и данных по совместной обработке пептидом MtCEP1 и предшественником этилена ACC, авторы предположили, что стимулирующий эффект MtCEP1 на клубенькообразование может быть связан с подавлением MtEIN2-опосредованного этиленового сигналинга [82]. В совокупности, данные полученные в работе Mohd-Radzman с соавт., указывают на то, что пептид MtCEP1 подавляет ингибирующий эффект этилена на закладку клубеньков, зависимым от MtCRA2 способом [82]. Таким образом, MtCEP1 и его вероятный рецептор MtCRA2 регулируют закладку боковых корней и клубеньков за счет активации двух различных регуляторных путей: первый путь связан с системной (через функционирующий в побеге MtCRA2) активацией клубенькообразования за счет подавления этилен-MtEIN2-опосредованного ингибирования клубенькообразования; второй путь связан с локальным (через функционирующий в корне MtCRA2) ингибированием закладки боковых корней, не зависящим от этиленового сигналинга.

Кроме того, совсем недавно был описан еще один механизм, за счет которого MtCEP1 и его предполагаемый рецептор MtCRA2 способны стимулировать клубенькообразование [50]. Gautrat с соавт. идентифицировали у люцерны M. truncatula гены MtCEPD1 и MtCEPD2, гомологи генов AtCEPDs, продуктами которых у арабидопсиса являются мобильные полипептиды, передающие сигнал от рецепторов CEP из побега в корень [50]. Гены MtCEPD1 и MtCEPD2 активировались при недостатке нитрата у дикого типа, но не у мутанта cra2 люцерны, но при этом в отличие от арабидопсиса, у которого транскрипты AtCEPD1 и AtCEPD2 обнаруживались только в побеге, транксрипты MtCEPD1 и MtCEPD2 у люцерны были выявлены как в побеге, так и в корне, что указывает на возможное участие MtCEPD1 и MtCEPD2 в локальной регуляции ответа на недостаток нитрата в корне [50]. В ответ на инокуляцию ризобиями, уровень экспрессии MtCEPD1 и MtCEPD2 в побеге не изменялся, а в корнях наблюдалось, в противоположности ожиданиям авторов, увеличение экспрессии MtCEPD1 и MtCEPD2, при этом такая активация не зависела от MtCRA2. Таким образом, выявленные авторами гены MtCEPD1 и MtCEPD2 не являются системными регуляторами клубенькообразования в пути, активируемом MtCEP1 и MtCRA2, а, вероятно, задействованы в локальной регуляции ответа на нитрат и инокуляцию ризобиями в пределах корня. В этой же работе авторы проверили возможное участие в MtCEP1-активируемом сигнальном пути другого ранее выявленного системного регулятора – микроРНК miR2111, которая у лядвенца в отсутствии ризобий транспортируется из побега в корень и опосредует деградацию транскриптов гена TML – ингибитора клубенькообразования, таким образом, делая корень “восприимчивым” к формированию симбиоза с ризобиями [49]. Экспрессия выявленных Gautrat с соавт. генов-предшественников miR2111 у люцерны подавлялась в ответ на инокуляцию ризобиями, и так же, как это ранее было описано для miR2111 лядвенца, снижала содержание транскриптов генов MtTML1/MtTML2, при этом такая регуляция зависела от активности рецептора SUNN – ключевого компонента AON у люцерны [50].

У мутанта cra2 была значительно снижена экспрессия генов-предшественников miR2111 даже до инокуляции ризобиями, что сопровождалось увеличением количества транскриптов одного из гомологов TML у люцерны, MtTML1 – предполагаемой мишени miR2111. Сверхэкспрессия miR2111 приводила к увеличению числа клубеньков у мутанта cra2 до уровня, сопоставимого с диким типом. Кроме того, уровень экспрессии генов-предшественников miR2111 и содержание зрелых miR2111 были повышены при недостатке азота, а также при сверхэкспрессии MtCEP1 [50]. На основании полученных результатов авторы сделали вывод о том, что пептид CEP1 и его вероятный рецептор CRA2 опосредуют активацию экспрессии miR2111 в отсутствии инокуляции ризобиями и при низком содержании азота в среде. Согласно данным, полученным с помощью прививок, для такой регуляции необходима активность MtCRA2 в побеге. Таким образом, уровень miR2111, мобильной микроРНК, транспортирующейся из побега в корень и стимулирующей клубенькообразование, контролируется с участием двух регуляторных путей: пути CEP-CRA2, позитивно регулирующего клубенькообразование, и пути CLE-SUNN, подавляющего развитие клубеньков, а также с учетом содержания азота в почве и присутствия азотфиксаторов – ризобий (рис. 1).

Рис. 1.

Участие пептидов CLE и CEP в системном контроле развития симбиотических клубеньков у люцерны. Ризобии, выделяя Nod-факторы, активируют сигнальный каскад, приводящий к формированию примордиев симбиотических клубеньков. ТФ NIN активирует экспрессию генов CLE. Пептиды CLE (MtCLE12, MtCLE13) транспортируются из корней по ксилеме в побег, где во флоэме листа они связываются с CLV1-подобными киназами (MtSUNN). Триарабинозилирование CLE осуществляется ферментами гидроксипролин-O-арабинозилтрансферазами, кодируемыми генами RDN. Активация рецепторов CLE в побеге запускает ответный сигнал, приводящий к подавлению клубенькообразования, в частности, за счет подавления экспрессии NIN. Транспортируемый из побега цитокинин системно подавляет образование клубеньков. MtSUNN подавляет экспрессию генов miR2111. miR2111 – мобильный фактор, подавляющий экспрессию гена TML – негативного регулятора клубенькообразования. Нитрат подавляет развитие клубеньков. Нитрат опосредует накопление в ядре ТФ NLP. NLP1 у люцерны подавляет работу NIN за счет прямого взаимодействия с ним, что, вероятно, блокирует активацию экспрессии генов-мишеней NIN, и как следствие – ведет к подавлению клубенькообразования. При недостатке в почве нитрата активируется экспрессия генов CEP (MtCE-P1). MtCEP1 транспортируется из корней в побег, где во флоэме листа узнается специфическим рецептором – MtCRA2. Активация MtCRA2 в побеге стимулирует клубенькообразование за счет подавления этиленового ответа в корне. Также MtCRA2 активирует накопление miR2111 в побеге, что способствует развитию симбиотичских клубеньков. Гены CEPD активируеются при недостатке нитрата как в листьях, так и в корнях люцерны. У люцерны CEPD, по-видимому, дейтствуют на уровне корня. Экспрессия CEPD также активируется в корнях при действии ризобий, однако их участие в клубенькообразовании остается не исследованным. Таким образом, MtCEP1 – стимулирует, а MtCLE-12/13 подавляют клубенькообразование, действуя через рецепторы, работающие в побеге (MtCRA2 и MtSUNN, соответственно).

3. ДРУГИЕ ПРИМЕРЫ СЕКРЕТИРУЕМЫХ ПЕПТИДОВ РАСТЕНИЙ, СПОСОБНЫХ К ДАЛЬНЕМУ ТРАНСПОРТУ ПО КСИЛЕМЕ

В геноме арабидопсиса идентифицировано около 1000 генов, предположительно кодирующих белки-предшественники пептидов [87]. Функции многих из этих пептидов еще не охарактеризованы, и возможно, что некоторые из них также способны транспортироваться по проводящей системе и опосредовать коммуникацию между разными органами растения. Протеомный анализ ксилемного сока является перспективным подходом для выявления потенциально мобильных пептидов, однако этот подход имеет ряд технических ограничений, связанных с необходимостью получения достаточного количества материала для исследований, и до недавнего времени был применим только к достаточно крупным модельным растениям, таким как соя, кукуруза, капуста [88, 89]. В работе Okamoto с соавт. был проведен пептидомный анализ ксилемного сока сои Glycine max для выявления потенциальных пептидов, участвующих в дальнем транспорте по ксилеме [90]. В результате было выявлено семь пептидов длиной от 11 до 19 аминокислот, обозначенных авторами как XAP 1-7 (xylem sap-associated peptides), молекулы которых имели одну или более посттрансляционную модификацию: гликозилирование, сульфатирование и/или гидроксилирование (табл. 1). Так, пептиды XAP1 и XAP3 были сульфатированы по остатку тирозина и были представлены в относительно большом количестве в ксилемном соке, а пептиды XAP4 и XAP6 оказались гомологами охарактеризованных ранее пептидов, для которых был показан транспорт по ксилеме: XAP4, несущий гидроксилированные остатки пролина и триарабинозилированный гидроксипролин в положении семь, оказался представителем семейства пептидов CLE, а пептид XAP6 c гидроксилированным пролином в положении одиннадцать – представителем пептидов CEP. Для этих четырех пептидов, XAP1, XAP3, XAP4 и XAP6, была подтверждена способность транспортироваться по ксилеме. Путем внесения специфических мутаций в последовательности, кодирующие пептиды XAP1, XAP3, XAP4 и XAP6, были получены мутантные формы пептидов, которые по масс-спектрометрическим показателям можно было отличить от нативных пептидов, присутствующих в растениях. Мутантные формы пептидов XAP1, XAP3, XAP4 и XAP6, синтезированных в трансгенных корнях сои, полученных в результате трансформации с помощью A. rhizogenes, были обнаружены в ксилемном соке побега, что доказывает способность этих пептидов перемещаться по ксилеме из корня в побег [90]. Кроме того, авторы изучили влияние различных факторов среды на экспрессию генов, кодирующих данные пептиды у сои, и показали, что экспрессия XAP1 активировалась при избыточном увлажнении, XAP4 активировался как при избытке влаги, так и при инокуляции ризобиями, экспрессия гена XAP6 подавлялась при избытке азота и при избыточном увлажнении, а экспрессия XAP3 значимо не менялась при воздействии внешних факторов среды, но в незначительной степени снижалась при избыточном увлажнении [90].

Позднее, de Bang с соавт. опубликовали работу по идентификации генов, кодирующих предполагаемые регуляторные пептиды, в геноме люцерны M. truncatula, в результате чего было охарактеризовано около двух тысяч генов, отнесенных к 46 различным семействам регуляторных пептидов [91]. Анализируя последовательности пептидов люцерны, полученных в данном исследовании, мы обнаружили близкие гомологи пептидов XAP1, XAP3, XAP4 и XAP 6 (табл. 1).

Пептид XAP1 по последовательности оказался близок пептиду люцерны из семейства PSY (PLANT PEPTIDE CONTAINING SULFATED TYROSINE). Известно, что представитель этой группы пептидов у арабидопсиса, пептид PSY1 (AtPSY1), стимулирует рост корня, в частности, за счет активации протонных помп и закисления апопласта [92]. Рецептором AtPSY1 является рецепторная киназа PSY1R (PSY1 RECEPTOR), работающая в виде гетеродимера с SERK1 (SOMATIC EMBRYOGENESIS RECEPTOR KINASE1), мишенью действия которой является мембранная H⁺-АТФаза AHA2 [93]. Интересно, что фитопатоген Xanthomonas oryzae также продуцирует сульфатированные пептиды, схожие по последовательности с PSY, способные имитировать рост-стимулирующее действие эндогенных пептидов PSY [94]. Ранее для этой группы пептидов не был описан дальний транспорт, однако, в связи с обнаружением транспорта PSY-подобного пептида по ксилеме у сои, представляет интерес более детальное изучение пептидов PSY в развитии растений и в дальнем транспорте, а также в ответе на различные внешние стимулы.

Пептид XAP3 по последовательности оказался близок пептиду люцерны семейства CIF (CASPARIAN STRIP INTEGRITY FACTOR). У арабидопсиса пептиды CIF1 и CIF2 регулируют развитие поясков Каспари клеток эндодермы [95]. Кроме того, экспрессия генов CIF у арабидопсиса меняется в зависимости от рН среды и концентрации солей железа в среде, при этом мутанты арабидопсиса cif1-1cif2-1 характеризуются пониженной устойчивостью к солям железа [95]. Обнаружение CIF-подобного пептида в ксилемном соке сои может указывать на его возможное участие в системном контроле развития растений в ответ на воздействие неблагоприятных факторов среды.

Интересно, что обнаруженный в ксилемном соке сои пептид XAP4 по последовательности оказался идентичным CLE-домену пептида люцерны MtCLE42. Ранее было показано, что экспрессия гена MtCLE42 активируется при развитии симбиотических клубеньков, но экзогенная обработка несущим посттрансляционные модификации пептидом MtCLE42 не подавляла клубенькообразование у люцерны, в отличие от его гомологов MtCLE12 и MtCLE13, на основании чего предполагается, что данный пептид не вовлечен в AON [36].

В другой работе с использованием культуры бородатых корней люцерны M. truncatula был также идентифицирован ряд секреторных пептидов, присутствующих в ксилемном соке [96]. Также как и при анализе ксилемного сока сои авторам удалось показать наличие в ксилемном соке секретируемых пептидов, которые можно отнести к семействам CLE, CEP, CIF и PSY (табл. 1). Кроме того, в данной работе была изучена биологическая активность идентифицированных пептидов. В частности, обработка экзогенным пептидом MtCLE17, который был обнаружен в ксилемном соке, а также пептидом MtCLE5, который по последовательности оказался очень близким CLE-домену TDIF, подавляла рост главного корня и стимулировал образование боковых корней [96]. Однако такой эффект ранее не был описан для предполагаемого гомолога MtCLE5 – пептида TDIF арабидопсиса, кодируемого генами AtCLE41/AtCLE44 [97]. Обработка пептидами из группы PSY, сульфатированными по тирозину пептидами, обозначенными авторами как MtXAP1 и MtXAP5, приводила к подавлению развития боковых корней [96].

Таким образом, в ходе пептидомных исследований ксилемного сока сои и люцерны были выявлены пептиды семейств CLE и CEP, для которых ранее была показана роль в системном контроле процессов развития, а также представители двух других семейств – пептиды PSY и пептиды CIP, для которых ранее не был показан дальний транспорт по ксилеме. Обнаружение пептидов PSY и CIP в ксилемном соке у двух проанализированных видов бобовых растений указывает на возможное участие этих малоизученных к настоящему времени пептидов в дальнем транспорте по ксилеме и в системном контроле процессов развития, и, несомненно, заслуживает дальнейшего детального изучения.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Таким образом, представители двух семейств пептидных регуляторов, CLE и CEP, синтезируются в корнях при воздействии различных факторов, таких, как доступность воды и минеральных веществ, присутствие в почве микроорганизмов, а также способны транспортироваться из корней в наземную часть растения, где во флоэме листа их распознают специфические рецепторы (рис. 2).

Рис. 2.

Регуляторные пептиды и их рецепторы, опосредующие системные реакции у растений. Пептид AtCLE25 синтезируется в корнях при засухе, перемещается в побег, где связывается со своими предполагаемыми рецепторами AtBAM1/AtBAM3. В ответ активируется экспрессия гена NCED3, вовлеченного в биосинтез АБК – гормона, стимулирующего закрытие устьиц. При недостатке азота в почве у арабидопсиса активируется экспрессия AtCLE1/3,4,7, продукты которых связываются с рецептором AtCLV1, предположительно работающем в побеге, и подавляют развитие боковых корней. Недостаток азота также активирует экспрессию CEP. У арабидопсиса AtCEP1 транспортируется в побег, где связывается с рецептором – AtCEPR, в результате чего посредством мобильных белков CEPD в корень передается ответный сигнал, стимулирующий экспрессию генов нитратных транспортеров NRT. У люцерны при недостатке азота активируется экспрессия MtCEP1. MtCEP1 транспортируется в побег, где связывается с рецептором MtCRA2 и опосредует ответные реакции, активирующие клубенькообразование на корнях: подавление этиленового ответа и активацию экспрессии генов микроРНК miR2111. Кроме того, через работающую в корнях рецепторную киназу MtCRA2 пептид MtCEP1 подавляет развитие боковых корней. Высокое содержание нитрата активирует нитрат-регулируемые CLE у бобовых растений. Продукты активируемых нитратом генов LjCLE-RS2,3 действуя через CLV1-подобную киназу LjHAR1, работающую в побеге, подавляют клубенькообразование. Кроме того, экспрессия генов LjCLE-RS2,3, а также LjCLE-RS1, активируется при взаимодействии растения с ризобиями. Их продукты перемещаются по ксилеме в листья, где во флоэме листа взаимодействуют с LjHAR1 и запускают ответные реакции, подавляющие дальнейшее формирование симбиотических клубеньков. В результате взаимодействия с ризобиями у люцерны происходит активация генов MtCLE12,13, продукты которых перемещаются в побег и связываются c киназой MtSUNN. MtSUNN подавляет клубенькообразование опосредованно через гормоны, а также за счет уменьшения уровня miR2111, перемещающейся из побега в корень и подавляющей экспрессию TML – ингибитора клубенькообразования. У люцерны при микоризации и обработке фосфатом активируются гены MtCLE53 и MtCLE33, соответственно, продукты которых по механизму обратной связи подавляют микоризацию, действуя через рецепторную киназу MtSUNN в побеге. В ответ происходит подавление биосинтеза стриголактонов – гормонов, стимулирующих развитие микоризы. Таким образом, пептиды CLE (MtCLE33, MtCLE53) и их рецептор – MtSUNN являются компонентами системы авторегуляции микоризации.

Разнообразие генов, кодирующих пептиды CLE и CEP у растений, достаточно велико, и, по-видимому, их появление в ходе эволюции способствовало возникновению новых регуляторных путей, в том числе, системной регуляции, обеспечивающей лучшую приспособленность растения к меняющимся условиям среды. Интересно, что гены, кодирующие пептиды CEP и CLE, были обнаружены не только у растений, но также и у организмов, тесно с ними взаимодействующими. Так, у паразитических нематод, вызывающих разнообразные разрастания тканей растений, были обнаружены гены, кодирующие пептиды CLE и CEP, продукты которых биологически активны в тканях растений, и даже способны узнаваться рецепторами растения-хозяина, “мимикрируя” под эндогенные регуляторы растений [98, 99]. Кроме того, в геноме грибов арбускулярной микоризы (у четырех видов рода Rhizophagus и одного вида рода Gigaspora) также были обнаружены гены, кодирующие пептиды CLE и оказывающие влияние на развитие корневой системы растения-хозяина, также, вероятно, за счет взаимодействия с растительными рецепторами [100].

По-видимому, рецепторы пептидов CLE и CEP у растений обладают достаточно широкой специфичностью и способны связываться с целым рядом пептидов, различающихся по аминокислотной последовательности, в связи с чем пептиды, индуцируемые при воздействии различных факторов, могут восприниматься рецепторными комплексами, включающими одни и те же белки. Например, у люцерны CLV1-подобная киназа MtSUNN, как предполагается, ответственна за восприятие пептидов MtCLE12/MtCLE13, активируемых ризобиями, а также пептидов MtCLE33/MtCLE53, активируемых при развитии арбускулярной микоризы (рис. 2).

Корневая система растений выполняет “сенсорную” функцию, “улавливая” воздействие различных факторов (изменение уровня минеральных веществ в почве, ее увлажненности, воздействие микроорганизмов) и стимулирует выработку регуляторных пептидов, которые передают информацию о таких изменениях побеговой системе. Рецепторы регуляторных пептидов, поступающих по ксилеме из корней – в побег, локализованы во флоэме листа, и они способны интегрировать различные сигналы, поступающие от подземной части растения. Клетки флоэмы листа, таким образом, являются своего рода “центрами управления”, которые запускают ответные реакции и регулируют процессы развития растений и их минеральное питание на системном уровне. Поскольку в рецепции поступающих из корней пептидов задействованы рецепторные киназы, работающие во всей совокупности листьев растений, то, таким образом, сигнальные молекулы, поступающие из побега – в корень, также представляет собой некий “коллективный” ответ побега на сигналы, полученные от корневой системы. Такой обмен сигналами между побеговой и корневой системами за счет дальнего транспорта регуляторных молекул лежит в основе системной регуляции процессов развития и жизнедеятельности растения на организменном уровне.

Изучение молекулярных основ такой системной регуляции является важным как с фундаментальной точки зрения, так с практической, поскольку понимание механизмов регуляции минерального питания и влияния макроэлементов на рост и развитие растений позволит сформировать новые принципы в сельском хозяйстве, направленные на оптимизацию количества вносимых минеральных удобрений с целью повышения урожайности сельскохозяйственно значимых культур.

Работа выполнена при поддержке гранта Российского фонда фундаментальных исследований № 19-116-50095 (Экспансия).

Авторы заявляют, что у них нет конфликта интересов. Настоящая статья не содержит каких-либо исследований с участием людей и животных в качестве объектов исследований.