Агматин и N-гидроксипипеколовая кислота синергетически усиливают солеустойчивость пшеницы через антиоксидантную защиту, метаболизм пролина и фотосинтетическую защиту.

Бифидобактерии являются распространёнными членами микробиоты кишечника человека и ассоциированы со здоровьем хозяев. Подвид () присутствует у людей разных возрастов и может использовать разнообразные углеводы растительного происхождения, включая ксилоолигосахариды (Кос), которые не перевариваются человеком. В данной работе мы показываем, что использование Кос зависит от штамма среди членов . В NCIMB 8809 рост на Кос индуцировал транскрипцию генов, кодирующих три гликозидные гидролазы (XouA, XouB и XouC), а также соседних генов (), предсказанных как кодирующие систему захвата углеводов типа ABC. Биохимические анализы продемонстрировали, что XouA и XouC являются β-ксилозидазами, в то время как XouB является α-арабинозидозой. Эксперименты по нарушению и комплементации генов показали, что XouA и система захвата XouDEF необходимы для роста на Кос. Таким образом, эти результаты определяют генетические и ферментативные основы использования Кос в и подчеркивают, как вариации на уровне штаммов в метаболизме углеводов могут информировать о разработке целенаправленных пре- и синбиотических стратегий для улучшения здоровья кишечника.

Соленость почвы ограничивает продуктивность пшеницы, нарушая водопоглощение, гомеостаз Na⁺/K⁺, фотосинтез, репродуктивное развитие и заполнение зерна. Хотя об устойчивости пшеницы к солености часто говорят в терминах отдельных черт, таких как исключение Na⁺, антиоксидантная защита, накопление осмолитов или сигнальная система абсцизовой кислоты, эти реакции функционируют как взаимосвязанные сигнальные сети. В этом обзоре адаптация пшеницы к солености пересматривается как процесс, управляемый взаимодействием, связывающий раннее восприятие корней с акклиматизацией всего растения и результатами, связанными с урожаем. На интерфейсе корень-почва соленость быстро снижает внешний водяной потенциал, изменяет мембранный потенциал, нарушает ионные потоки и вызывает ранние сигналы Ca²⁺, активных форм кислорода (ROS), pH, оксида азота, электрические сигналы и сигналы фосфорилирования. Сенсоры и декодеры Ca²⁺, включая CaM/CMLы, CDPKи и модули CBL-CIPK, связывают эти ранние сигналы с регуляцией ROS, активностью ионных транспортёров, каскадами киназ и транскрипционной перестройкой. ABA интегрирует осмотический стресс с закрытием устиц, гидравлической настройкой, накоплением совместимых солей и регуляцией использования воды, в то время как дополнительные гормональные и метаболические сигналы формируют архитектуру корней, сдерживание роста, старение, баланс источник-резервуар и защиту репродукции. Доказательства, специфичные для пшеницы, настоятельно подтверждают важность опосредованного извлечения Na⁺, регулирования ионов, подобного SOS, удержания K⁺, антиоксидантной способности, регулирования воды, связанного с ABA, осмотической корректировки и генотипически зависимых транскрипционных реакций. Тем не менее, несколько важных модельных сигнальных схем, включая точные сигнатуры Ca²⁺, динамику обратной связи Ca²⁺-ROS в реальном времени, сигналы устиц ABA-ROS-Ca²⁺, системные волны Ca²⁺/ROS и специфическое для солености редокс-гормональное управление заполнением зерна, остаются неполностью проверенными в пшенице. Разделяя механизмы, поддерживаемые пшеницей, и сохранённые модели растений, этот обзор идентифицирует ключевые сигнальные хабы и физиологические компромиссы, которые могут направить селекцию, редактирование генома, подготовку и агрономические стратегии для улучшения производительности пшеницы в условиях соли.

Сочетанное воздействие засухи и тепла (ZS+TP) представляет собой одно из наиболее разрушительных многосложных ограничений для глобального производства пшеницы (L.), наносящих синергетический физиологический и молекулярный ущерб, который значительно превышает последствия каждого стресса, применяемого индивидуально. Появляющиеся доказательства свидетельствуют о том, что наночастицы селена (Se NP) и биоуголь независимо обеспечивают устойчивость к абиотическому стрессу в злаковых культурах; однако их совместное внесение в почву при одновременном воздействии ZS+TP на пшеницу ранее не исследовалось. Данное исследование было проведено в теплицах группы Four Brothers (FBG) в Лахоре, Пакистан, с использованием почвы, собранной в Фейсалабаде, чтобы оценить индивидуальные и совместные эффекты внесенных в почву Se NPs (50 мг/кг) и биоугля из соломы пшеницы (2% от массы) на пшеницу сорта FBG-1800, подверженную засухе (30% полевой влажности) и тепловому стрессу (42°C, 6 ч/д) в полностью рандомизированном дизайне с тремя повторениями. Совместное воздействие ZS+TP существенно нарушило рост, фотосинтетические функции и урожай зерна, существенно увеличив маркеры окислительного повреждения и нарушив ионный гомеостаз. Примечательно, что совместное применение Se NPs + биоугля привело к более выраженному синергетическому улучшению по сравнению с каждым из углеводов в отдельности, восстановив чистую фотосинтетическую скорость и урожай зерна примерно до 89%-90% и 88% от значений контроля соответственно, наряду с существенным снижением показателей окислительного стресса. Анализ экспрессии генов подтвердил заметное увеличение регуляции ключевых генов, отвечающих на стресс (TaSOD1, TaDREB2, TaHSP70, TaNHX1), и скоординированную активацию антиоксидантных ферментов. Эти результаты подтверждают, что совместное внесение в почву Se NPs и биоугля является эффективной, агрономически целесообразной стратегией для поддержания продуктивности пшеницы в условиях нарастающего сочетанного воздействия ZS+TP в орошаемых сельскохозяйственных системах Пакистана.

Рибосомы — это незаменимые нано-машины, отвечающие за синтез всех клеточных белков. Их производство, известное как биогенез рибосом, представляет собой высоко сложный и энергоемкий процесс, требующий согласованных действий сотен белков и РНК-факторов для сборки и созревания функциональных компонентов рибосом. Биогенез рибосом все больше признается ключевым фактором, способствующим человеческим заболеваниям: чрезмерное производство рибосом может способствовать возникновению опухолей, в то время как недостаточное или дефективное производство рибосом наблюдается в группе тканеспецифических расстройств, известных как рибосомопатии. Хотя основа этой тканевой специфичности остаётся плохо понятной, наиболее часто затрагиваемыми системами являются кровь, мозг и кости. Недавние достижения в структурной биологии позволили получить высокоразрешимые снимки предшественников (пре-)рибосом на различных стадиях созревания, предлагая новые понимания того, как патогенные вариантами рибосомных белков или факторов сборки нарушают критические молекулярные взаимодействия. В этом обзоре мы выделяем избранные примеры, где структурная информация начинает прояснять молекулярные основы рибосомопатий.

Появляющиеся данные свидетельствуют о том, что желчные кислоты, традиционно признанные за их роль в пищеварении, также влияют на функции мозга и память. Данное исследование изучало влияние двух вторичных желчных кислот, полученных из микробиоты, дезоксихолевой кислоты (DCA) и гликодезоксихолевой кислоты (GDCA), на память у мышей и связанные молекулярные механизмы. Самцы и самки мышей ежедневно получали пероральное введение DCA, GDCA или контролируемого вещества, и оценивалась пространственная рабочая и референсная память (в тесте Y-лабиринте) и память на распознавание (в тесте на распознавание нового объекта). После тестирования оценивалось выражение генов и активность сигнальных путей в лобной коре и гиппокампе. Введение GDCA после 10 дней нарушало память на распознавание, в то время как прием DCA в течение 12 дней ухудшал пространственную референсную память. Ни одна из желчных кислот, вводившихся в течение 5 дней, не повлияла на пространственную рабочую память. GDCA снизила уровень мРНК субъединиц NMDA-рецепторов (GluN1, GluN2A) и мРНК фактора нейротрофического происхождения головного мозга (BDNF) и ослабила сигнальную активность CREB в лобной коре, что соответствует наблюдаемому дефициту памяти на распознавание. GDCA не изменяла количество транскриптов, кодирующих рецепторы желчных кислот (FXR или TGR5), или их соответствующий уровень белка. В отличие от этого, DCA модифицировала мРНК и белки FXR и TGR5 по регионально специфическому принципу и снижала сигнальную активность CREB в гиппокампе, вероятно, способствуя дефициту пространственной памяти. В лобной коре DCA увеличивала фосфорилирование GluA1 и снижала экспрессию IL-1β и IL-6, что могло помочь сохранить память на распознавание. Исследование метагеномики фекальных образцов не выявило значительных микробиологических отличий, хотя тонкие, незначительные функциональные изменения генов указывали на ранние адаптации. Эти данные показывают, что DCA и GDCA оказывают различные эффекты на когнитивные функции, специфичные к рецепторам и регионам, идентифицируя желчные кислоты как модификаторы коммуникации между микробиомом, кишечником и мозгом.

Растение сои (L.) является важной культурой, обеспечивающей ценным источником пищи благодаря высокому содержанию белка и масла, что существенно способствует устойчивой системе производства пищи через биологическую фиксацию азота. Последние исследования подтверждают теорию о том, что микробиом, ассоциированный с соей и расположенный в ризосфере, является важным регулирующим механизмом, управляющим ростом растений, усвоением питательных веществ и устойчивостью к стрессам. Кроме того, достижения в области метагеномики, метатранскриптомики, метаболомики и профилирования эксудатов корней с помощью LC-MS показали, что корни сои изменяют микробные сообщества, присутствующие в их ризосфере, используя динамическую химическую сигнализацию и целенаправленный набор микробов, тем самым углубляя экологическую интерпретацию процессов, определяющих формирование микробиома. Микробные консорции (AMF и PGPR) оценивают цикл через питательные вещества, фитогормоны, подавление болезней, а также имеют наследственные эффекты на продуктивность агроэкосистем. Такие факторы, как генотип растения, физические и химические свойства почвы и условия окружающей среды, значительно влияют на формирование и функционирование микробиома сои, что затрудняет перенос этой информации на практику полевых приложений. В отличие от предыдущих обзоров, сосредоточенных преимущественно на биологической фиксации азота, этот обзор интегрирует последние достижения в технологиях мультимомики, микрообъёмной характеристике микробиома на уровне видов, химии эксудатов корней, селекции с использованием микробиома и прикладных подходах к инжинирингу микробиома, чтобы обеспечить системный уровень понимания взаимодействий сои и микробиома, а также выявить значительные пробелы в знаниях и будущие области исследования в этой сфере сельского хозяйства.