기존의 농업 관행은 이종 생물 생물 살충제의 광범위한 적용과 토양 및 물 구획에서의 글로벌 확산으로 이어졌습니다. 지속적인 살충제 중에, 제초제는 작물 및 비 표적 식물 커뮤니티에 대한 잠재적 인 위협으로 인해 생태 및 농업 영향을 초래합니다.
제초제는 비 생물 적 화학 반응, 미생물-매개 공정 또는 식물 대사 반응에 의해 분해 생성물에서 부분적으로 대사된다. 따라서 확산되는 농업 오염은 일반적으로 생물 다양성 및 생태계 균형에 대한 영향이 여전히 잘 이해되지 않는 저용량의 활성 분자 및 분해 생성물을 포함한 복잡한 혼합물을 포함합니다. 잔류 및 일시적 오염의 상황에서 제초제 및 분해 생성물에 대한 식물 반응에 대한 연구는 환경 위험 평가의 맥락에서 저용량 오염의 영향을 평가하는 데 중요합니다.
우리는 이미 아라비돕시스 thaliana에서 보여 주었다 저용량의 조건에서, 트라이 아진은 아트라진 (ATZ), 여전히 전 세계적으로 널리 사용되는 제초제 (ATZ) 및 분해 생성물 인 DEETHYLATRAZINE (DEETHYLATRAZINE 및 HYDROXYATRAZINE (HA))에서 ATZ Canonical Target (Alberto et al., 2017)에 영향을 미치지 않습니다. 그러나, 빠른 식물 독성 효과가 없더라도, 이러한 저용량 트리아 진은 다른 세포 과정에 영향을 미쳤다. 미토콘드리아 호흡 및 뿌리 발달에 대한 강화 효과에 대한 비밀 억제 효과는 모두 어두운 조건에서 검출되었다. 이러한 차별적 효과는 비정규 적 행동 방식의 다중 관여를 지적하여 호흡 및 뿌리 발달에 직접적인 영향을 미칩니다. 그런 다음 저용량에서 ATZ와 그 분해 생성물이 광합성 과정 (즉 비정규 표적)과 무관하게 알려지지 않은 표적에 작용하고있을 것이며, 아마도 신호 및 규제 과정을 포함 할 것입니다.
.최근 연구에서 저용량의 트리아 친 Xenobiotics라는 제목의 제목은 ABA 및 Cytokinin 규정을 Journal Plant Science 에 발표 한 스트레스 및 에너지 의존적 방식으로 동원합니다. , 우리는 곧 아라비돕시스 뿌리를 1 μm ATZ, DEA 또는 HA에 노출시키고 이러한 초기 조절 과정 및 신호 전달 경로를 탐구하기 위해 전체 게놈 전 사체 접근법을 수행했습니다. 이종 생물 치료의 이러한 조건은 현장 마진에서 현실적인 수준의 트리아 진 오염을 반영했습니다.
우리의 마이크로 어레이 실험은 놀랍게도 PSII와의 상당한 간섭이 없을 때 아라비돕시스 플랜트에서 유전자 발현의 유의하고 조정 된 특정 변화를 일으킨 저용량의 트리 아진이 나타났습니다. 전 세계적으로, ATZ와 DEA에 대한 분자 반응은 아마도 세포 항상성의 유지와 관련하여 대사 및 스트레스 과정과 관련이있는 반면, HA에 대한 분자 반응은 성장 및 발달과 관련이 있었다.
.전반적으로, 트리아 진-민감성 유전자의 기능적 분류는 호르몬, 대사 및 스트레스 관련 경로와 관련된 모든 트리아 진에 대한 중요한 공통 반응을 강조했다. 이들 패턴의 상세한 분석은 에너지, 탄소 및 질소 항상성의 잠재적 파괴, 그리고 생리 학적 효과의 낮은 수준과 노출의 이종성 특성에도 불구하고 세포벽 및 방어 과정의 잠재적 활성화를 강조했다. 그런 다음 신호 및 전사에 관여하는 트리아 진 반응성 유전자의 공유 기능 네트워크의 분석, 비 생물 적 및 생물 스트레스 조절 과정의 관여, 특히 온도 및 가뭄 스트레스 조절 과정의 관여를 강조했습니다.
트리아 친-민감성 네트워크에서 이러한 과정의 상당한 과잉 표현은 비 독성 또는 하위 독성 트리아 진의 인식에서 냉, 열 및 가뭄 관련 신호의 중요성을 강조한다. 따라서 제초제의 잔류 수준과 이들의 분해 생성물은 과잉 감각 또는 순응 및 강화를 통해 비 생물 적 또는 생물학적 스트레스 문제에 반응하는 식물의 능력을 조절하는 역할을 할 수있다. 식물 반응에 대한 이러한 영향은 살충제 사용 및 글로벌 변화 응답에 중요한 결과를 초래할 수 있습니다.
더욱이, 차등 적으로 발현 된 유전자 및 이들의 프로모터의 기능적 분석은 Abscisic acid 및 cytokinin- 조절 과정의 강한 관여를 보여 주었고, 호르몬 경로와 저용량의 트리아 진의 간섭의 가설을 초래했다. 트리아 지인이 특히 여러 사이토 키닌-조절 유전자의 발현에 영향을 미친다는 사실은 특히 흥미 롭다. 실제로이 식물 호르몬 패밀리는 트리아 진 화합물과 유사한 화학 구조를 공유한다. 저용량 이종 이종 영향과 스트레스 해소 크로스 토크 경로 사이의 이러한 연결은 식물-양성화물 상호 작용과 환경 위험 평가의 맥락에서 독성 평가에 필수적인 식물-폴리처 상호 작용에 대한 새로운 통찰력을 제공합니다.
트리아 진-조절 된 신호 전달 단백질 사이의 추정 상호 작용에 대한 연구를 통해 저용량 트리아 진 반응에서 신호 전달 캐스케이드의 의미를 확인하여 센서-조절 인식기 조절 네트워크를 확립 할 수있었습니다. 이러한 표준-표적 독립적 메커니즘 및 기본 신호 전달 경로의 식별은 내성 및/또는 저항 메커니즘의 활성화에 관여하는 제초제 감지 및 신호 전달 경로의 특성화의 핵심 단계이다. 이 규정은 다양한 구조 및 작용 방식을 가진 이종 생물이 에너지, 탄소 및 질소 대사의 일반적인 섭동에 어떻게 수렴하는지 설명하는 데 기여해야합니다. 이러한 비정규 적 교차-XENOBIOTIC 규정의 기본 메커니즘과 1 차 목표는 여전히 밝혀지지 않았다. 이러한 이종성 1 차 목표는 에너지, 온도, 가뭄, ABA 및 CK 신호의 넥서스와 관련이 있어야합니다. 이들 표적은 사이토 키닌, 트리아 진 및 다양한 설 포닐 우레아 제초제에 존재하는 N- 헤테로 사이클과 같은 일반적인 화학 구조의 인식을 허용하는 감지 메커니즘의 필수 부분으로 작용할 수있다.
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따라서, 우리는 분명히 비 피토 독성 용량의 제초제 또는 분해 제품이 ATZ의 표준 표적을 포함하지 않는 메커니즘을 통해 식물 성장 및 발달에 영향을 미친다는 것을 보여 주었다. 이러한 영향은 식물 발달의 가소성 및 스트레스 반응을 포함하여 다른 수준에서 신호 경로의 조절에 영향을 줄 수 있습니다. 신호 전달 수정 및 섭동의 특성화는 작물 시스템의 제초제 효율을 평가하고 자연 식물 공동체와 생태계 기능을 보호하는 데 유용 할 것입니다. 마지막으로, 이종, 비 생물 및 생물학적 스트레스 신호 사이의 크로스 토크 과정의 식별은 화학적 오염과 기후 변화 스트레스 요인 사이의 상호 작용에 대한 새로운 통찰력을 제공 할 것이다.
이러한 결과는 최근 저널 Plant Science 에 발표 된 스트레스 및 저에너지 의존적 방식으로 ABA 및 사이토 키닌 규정을 동원하는 저용량의 트리아 친 Xenobiotics라는 제목의 기사에 설명되어 있습니다. . 이 작업은 Diana Alberto, Ivan Couée, Cécile Sulmon 및 Gwenola Gouesbet, University of Rennes 1, Plant Sciences Paris Saclay IPS2의 Stéphanie Pateyron에 의해 수행되었습니다.
