انتقال +k در گیاهان: فیزیولوژی و بیولوژی مولکولی K+ transport in plants: Physiology and molecular biology
- نوع فایل : کتاب
- زبان : فارسی
- ناشر : الزویر Elsevier
- چاپ و سال / کشور: 2009
توضیحات
رشته های مرتبط: زیست شناسی، علوم سلولی و مولکولی، علوم گیاهی و میکروبیولوژی
خلاصه پتاسیم یک ماده مغذی ضروری است که بیشترین فراوانی را در میان کاتیون ها در سلول های گیاهی دارد. گیاهان سیستم های گوناگون و گسترده ای برای گرفتن +k ، کاتالیز +kو گرفتن آن از طریق طیف های وسیعی از غلظت های خارجی دارند. +k میانجی ( واسطه ) در گیاهانبخوبی برای انتشار به محیط خارج حرکت دارند. انتقال +k پاسخی است به تغییرات خارجی در ذخیره +k در حضور دیگر یونها در ریشه اطراف و در طیف های مختلف استرسهای گیاهی که از طریق سیگنالهای شیب ca+2 و تنظیم پروتینی انجام می شود. این مقاله به طور خلاصه مشخصات مولکولی نقل و انتقالات +k را بیان می کند و آزمون این که چطور این اطلاعات ، بررسی فیزیولوژیکی انتقال +k را پشتیبانی می کند و همین در تغییرات محیطی پاسخهای به استرس را در گیاهان مطالعه می¬کند. پتاسیم یکی از مواد مغذی ضروری برای رشد و نمو گیاه است که از فراوان ترین کاتیون ها در سلول های گیاهی و بیشتر از ۱۰% وزن خشک گیاه را شامل می شود.ریشه های گیاه +k را از غلظت های خارجی در رنج وسیعی میگیرند که معمولا از ۰٫۱ تا mM10 متغییر است.بعضی اوقات ،مقدار بالاتری از+k در صورتی که در بیشتر نواحی زیر کشت مانند برنج در جنوب شرقی آسیا تقلیل پتاسیم خاک کاهش میزان محصول را تهدید می کند مشاهده شده است.می دانیم که دیگر استرسهای محیطی مانند سمیت فلزات ، شوری و هوا تاثیر مضر روی گرفتن +kو انتقال آن توسط گیاه دارد و بعضی استرس ها با افزایش مقدار +k بهبودی می یابد . ارتباط بین +k وتولید محصول در دو مقاله اخیر مشخص شده است: یکی نقش +k در کاهش اثرات آفات بیماریها روی گیاه، دیگری اهمیت +k در شروع سمیت Na+ (سدیم ). استخراج +k از خاک و پخش آن در گیاه نیازمند حضور پروتین های انتقالی موجود در غشا است تعداد زیادی از این انتقال دهنده ها در سطح مولکولی اکنون شناسایی شده اند و به عنوان انتقال دهنده های طبیعی +k ثابت شده اند. نقش فیزیولوژیکی این پروتین ها در ورود اولیه +kانتشار و تقسیم و انتقال در گیاه بخوبی مشخص شده است. در حالی که بیشتر انتقال دهنده های مفروض +k و تنظیمات انتقال تحت بررسی است. مقاله حاضر با مختصری از عملکرد +k (طرز کار) شروع شد سپس بحث در مورد گروههای انتقال دهنده +k و تنظیم آن ها با توجه به انواع خاصی مانند فعالیت مفید +kو ساختمان غشایی ریشه انجام شد. بطور کلی ، می بایست تحقیقات در مورد انتقال +k در سلول و کل سطوح گیاه ارزیابی شود. انتظار ما این است که یک توضیح جدید برای انتقال +k از طریق اهمیت بالای آن در بیولوژی مولکولی و فیزیولوژی گیاه به دست آید. FunctionsofK+: عملکرد سیستم فتوسنتزی نیازمند +k است و فقدان +k فعالیت فتوسنتزی را کاهش می دهد. میزان کلروفیل و جایگاه تثبیت کربن را نیز کم می¬کند ، تحرک گیاه مانند باز و بسته شدن منفذ حرکات برگ و دیگر گرایش¬های گیاهی به وسیله تولید +kباعث اشباع غشا سلول گیاهی و فشار می شود. فشار اسمزی موجب تجمع +k در سلولها می شود و همچنین موجب تحریک سلولی و انبساط برگ می¬شود . +kحرکت زیادی در چرخه ای با مسافت طولانی بین ریشه ها و انشعابات شاخه در بافت چوبی و بافت لیفیدر سلول های گیاهی دارد . این بدیهی است +k در انتقال با نیترات یاNo-3 به اشعابات شاخه و سپس برگشت و جاگیری در ریشه به وسیله مالات وقتی که گیاه با No-3 تغذیه میشود و همچنین در انتقال +kبا آمینواسیدها در بافت چوبی مشارکت دارد. گردش دوباره +kبه عنوان منبع مهم +kدر ریشه ها به ویژه با No-3 در رشد گیاه و رسیدن+k به بافت لیفی از ساقه ها نشان دهنده این است که +k وارد ریشه می¬شود . مقدار بالای نفوذپذیری سلول های گیاه به +k تاثیری روی توانایی یون به منظور نفوذ طولانی یا کوتاه مدت و تعدیل پتانسیل الکتریکی متفاوت در طول غشای پلاسمایی (pmΔΨ) کهازابتداایجادشدهوتوسطH+- ATpaseتقویت می شود . این امر به آسانی دیده می شود که تغییرات در] cyt+ [Kموجب قطبی شدن زیاد ( کاهش +k ) یا غیر قطبی شدن ( افزایش +k ) pmΔΨمیشود . قابل ملاحظه است در بعضی گونه ها مانند برنج Oryza Sativa یا گندم آبدوست Triglochinmaritimaیون آمونیوم NH4+ و سدیم Na+ می توانند باعث تنظیم pmΔΨشوند. با این حال در بیشتر گیاهان pmΔΨفقطانتقالبادیگریونهااصلاحمیکند . +kدرغلظت های شایان در فضاهای واکوئلی و سیتوسولیک تجمع می یابد .سوراخ های +k سیتوسولیک در حالت های پایدار نمایان هستند .تخمین زده شده غلظت های+k سیتوسولیک]cyt+ [K رنج وسیعی بین mm 30 و ۳۲۰ می باشد که تا mm 100هم می رسد . تعیین این رنج ها و شدت هوموئستازی ] cyt+ [K ، انعکاسها در بخش های ناسازگار از روش های مختلف استفاده می شود . انقباض درسوراخ های سیتوسولیک ، غلظت +k واکوئلی بسیار بالا بوده است بین ۱۰-۵۰۰ mm که وابسته به گیاه تحت بررسی و شرایط رشد +k می باشد . ] cyt+ [K پایدار لازم است برای فعالیت آنزیمی نرمال اندازه گیری شود که در اثر سمیت یونی ناشی از سدیم بالا (Na+ ) و آمونیوم ( NH4+ ) ممکن است قطع شود .
خلاصه پتاسیم یک ماده مغذی ضروری است که بیشترین فراوانی را در میان کاتیون ها در سلول های گیاهی دارد. گیاهان سیستم های گوناگون و گسترده ای برای گرفتن +k ، کاتالیز +kو گرفتن آن از طریق طیف های وسیعی از غلظت های خارجی دارند. +k میانجی ( واسطه ) در گیاهانبخوبی برای انتشار به محیط خارج حرکت دارند. انتقال +k پاسخی است به تغییرات خارجی در ذخیره +k در حضور دیگر یونها در ریشه اطراف و در طیف های مختلف استرسهای گیاهی که از طریق سیگنالهای شیب ca+2 و تنظیم پروتینی انجام می شود. این مقاله به طور خلاصه مشخصات مولکولی نقل و انتقالات +k را بیان می کند و آزمون این که چطور این اطلاعات ، بررسی فیزیولوژیکی انتقال +k را پشتیبانی می کند و همین در تغییرات محیطی پاسخهای به استرس را در گیاهان مطالعه می¬کند. پتاسیم یکی از مواد مغذی ضروری برای رشد و نمو گیاه است که از فراوان ترین کاتیون ها در سلول های گیاهی و بیشتر از ۱۰% وزن خشک گیاه را شامل می شود.ریشه های گیاه +k را از غلظت های خارجی در رنج وسیعی میگیرند که معمولا از ۰٫۱ تا mM10 متغییر است.بعضی اوقات ،مقدار بالاتری از+k در صورتی که در بیشتر نواحی زیر کشت مانند برنج در جنوب شرقی آسیا تقلیل پتاسیم خاک کاهش میزان محصول را تهدید می کند مشاهده شده است.می دانیم که دیگر استرسهای محیطی مانند سمیت فلزات ، شوری و هوا تاثیر مضر روی گرفتن +kو انتقال آن توسط گیاه دارد و بعضی استرس ها با افزایش مقدار +k بهبودی می یابد . ارتباط بین +k وتولید محصول در دو مقاله اخیر مشخص شده است: یکی نقش +k در کاهش اثرات آفات بیماریها روی گیاه، دیگری اهمیت +k در شروع سمیت Na+ (سدیم ). استخراج +k از خاک و پخش آن در گیاه نیازمند حضور پروتین های انتقالی موجود در غشا است تعداد زیادی از این انتقال دهنده ها در سطح مولکولی اکنون شناسایی شده اند و به عنوان انتقال دهنده های طبیعی +k ثابت شده اند. نقش فیزیولوژیکی این پروتین ها در ورود اولیه +kانتشار و تقسیم و انتقال در گیاه بخوبی مشخص شده است. در حالی که بیشتر انتقال دهنده های مفروض +k و تنظیمات انتقال تحت بررسی است. مقاله حاضر با مختصری از عملکرد +k (طرز کار) شروع شد سپس بحث در مورد گروههای انتقال دهنده +k و تنظیم آن ها با توجه به انواع خاصی مانند فعالیت مفید +kو ساختمان غشایی ریشه انجام شد. بطور کلی ، می بایست تحقیقات در مورد انتقال +k در سلول و کل سطوح گیاه ارزیابی شود. انتظار ما این است که یک توضیح جدید برای انتقال +k از طریق اهمیت بالای آن در بیولوژی مولکولی و فیزیولوژی گیاه به دست آید. FunctionsofK+: عملکرد سیستم فتوسنتزی نیازمند +k است و فقدان +k فعالیت فتوسنتزی را کاهش می دهد. میزان کلروفیل و جایگاه تثبیت کربن را نیز کم می¬کند ، تحرک گیاه مانند باز و بسته شدن منفذ حرکات برگ و دیگر گرایش¬های گیاهی به وسیله تولید +kباعث اشباع غشا سلول گیاهی و فشار می شود. فشار اسمزی موجب تجمع +k در سلولها می شود و همچنین موجب تحریک سلولی و انبساط برگ می¬شود . +kحرکت زیادی در چرخه ای با مسافت طولانی بین ریشه ها و انشعابات شاخه در بافت چوبی و بافت لیفیدر سلول های گیاهی دارد . این بدیهی است +k در انتقال با نیترات یاNo-3 به اشعابات شاخه و سپس برگشت و جاگیری در ریشه به وسیله مالات وقتی که گیاه با No-3 تغذیه میشود و همچنین در انتقال +kبا آمینواسیدها در بافت چوبی مشارکت دارد. گردش دوباره +kبه عنوان منبع مهم +kدر ریشه ها به ویژه با No-3 در رشد گیاه و رسیدن+k به بافت لیفی از ساقه ها نشان دهنده این است که +k وارد ریشه می¬شود . مقدار بالای نفوذپذیری سلول های گیاه به +k تاثیری روی توانایی یون به منظور نفوذ طولانی یا کوتاه مدت و تعدیل پتانسیل الکتریکی متفاوت در طول غشای پلاسمایی (pmΔΨ) کهازابتداایجادشدهوتوسطH+- ATpaseتقویت می شود . این امر به آسانی دیده می شود که تغییرات در] cyt+ [Kموجب قطبی شدن زیاد ( کاهش +k ) یا غیر قطبی شدن ( افزایش +k ) pmΔΨمیشود . قابل ملاحظه است در بعضی گونه ها مانند برنج Oryza Sativa یا گندم آبدوست Triglochinmaritimaیون آمونیوم NH4+ و سدیم Na+ می توانند باعث تنظیم pmΔΨشوند. با این حال در بیشتر گیاهان pmΔΨفقطانتقالبادیگریونهااصلاحمیکند . +kدرغلظت های شایان در فضاهای واکوئلی و سیتوسولیک تجمع می یابد .سوراخ های +k سیتوسولیک در حالت های پایدار نمایان هستند .تخمین زده شده غلظت های+k سیتوسولیک]cyt+ [K رنج وسیعی بین mm 30 و ۳۲۰ می باشد که تا mm 100هم می رسد . تعیین این رنج ها و شدت هوموئستازی ] cyt+ [K ، انعکاسها در بخش های ناسازگار از روش های مختلف استفاده می شود . انقباض درسوراخ های سیتوسولیک ، غلظت +k واکوئلی بسیار بالا بوده است بین ۱۰-۵۰۰ mm که وابسته به گیاه تحت بررسی و شرایط رشد +k می باشد . ] cyt+ [K پایدار لازم است برای فعالیت آنزیمی نرمال اندازه گیری شود که در اثر سمیت یونی ناشی از سدیم بالا (Na+ ) و آمونیوم ( NH4+ ) ممکن است قطع شود .
Description
Potassium (K+ ) is an essential nutrient and the most abundant cation in plant cells. Plants have a wide variety of transport systems for K+ acquisition, catalyzing K+ uptake across a wide spectrum of external concentrations, and mediating K+ movement within the plant as well as its efflux into the environment. K+ transport responds to variations in external K+ supply, to the presence of other ions in the root environment, and to a range of plant stresses, via Ca2+ signaling cascades and regulatory proteins. This review will summarize the molecular identities of known K+ transporters, and examine how this information supports physiological investigations of K+ transport and studies of plant stress responses in a changing environment. & 2008 Elsevier GmbH. All rights reserved.
