Τα πτητικά πράσινα φύλλα είναι η ταχεία αντίδραση ενός φυτού στις απειλές. Star61/Wikimedia Commons, CC BY-SA

Έχετε αναρωτηθεί ποτέ για αυτήν την κοφτερή, πράσινη νότα που χτυπά τη μύτη σας όταν κόβετε το γκαζόν ή κόβετε μίσχους λουλουδιών; Αυτά είναι πτητικά πράσινα φύλλα ή GLV: έλαια που εξατμίζονται εύκολα που χρησιμοποιούν τα φυτά για να επικοινωνούν με άλλα φυτά και να αμύνονται από φυτοφάγα ή παθογόνα όπως βακτήρια ή μύκητες.

Σχεδόν κάθε πράσινο φυτό μπορεί γρήγορα συνθέτουν και απελευθερώνουν GLV όταν δέχεται επίθεση, τόσο αποκρούει άμεσα τους επιτιθέμενους όσο και έμμεσα προσελκύει θηρευτές φυτοφάγων όπως τα έντομα και προετοιμάζει τους άλλους αμυντικούς μηχανισμούς του φυτού. Οι ερευνητές γνωρίζουν ότι τα GLV παίζουν σημαντικό ρόλο στην προστασία των φυτών, αλλά το πώς λειτουργούν παραμένει ασαφές.

Είμαι ένας ερευνήτρια βιοχημείας, και μέσα από μια συνεργασία μεταξύ των Εργαστήριο Wang και Εργαστήριο Stratmann του Πανεπιστημίου της Νότιας Καρολίνας, οι συνάδελφοί μου και εγώ μελετάμε πώς τα φυτικά κύτταρα αναπτύσσουν πτητικά πράσινα φύλλα. Στο δικό μας πρόσφατα δημοσιευμένη έρευνα, εντοπίσαμε τις πιθανές οδούς σηματοδότησης που χρησιμοποιούν τα GLV για να προκαλέσουν αμυντικές αποκρίσεις στα κύτταρα τομάτας. Ο απώτερος στόχος μας είναι να βρούμε τρόπους χρήσης GLV για τον έλεγχο των γεωργικών παρασίτων για πιο καθαρή γεωργία.

Αμυντικά συστήματα στα φυτά

Τα φυτά χρησιμοποιούν πολλά αμυντικά συστήματα για να προστατευτούν. ο πρώτη γραμμή άμυνας περιλαμβάνει την ανίχνευση μικροβιακών εισβολέων και την παρουσία ζημιών χρησιμοποιώντας μοριακά μοτίβα που σχετίζονται με βλάβη ή DAMP, τα οποία είναι μόρια που απελευθερώνονται από κατεστραμμένα ή πεθαμένα κύτταρα.

Όταν ένα κύτταρο αναγνωρίζει ένα DAMP, ενεργοποιεί μια ανοσολογική απόκριση και προωθεί μηχανισμούς επιδιόρθωσης. Οδηγεί επίσης σε αλλαγές στη συγκέντρωση ιόντων ασβεστίου, ενεργοποιώντας περαιτέρω γονίδια και πρωτεΐνες που σχετίζονται με το ανοσοποιητικό. DAMP επίσης ενεργοποιήστε τις πρωτεΐνες κοινή σε πολλές οδούς σηματοδότησης στρες που ενεργοποιούν άλλες αμυντικές αποκρίσεις. Τα φυτά έχουν πολλά μέσα άμυνας.

Πολλές μελέτες έχουν δείξει ότι η αποτελέσματα από Τα GLV είναι παρόμοια με DAMPs. Ως εκ τούτου, η ομάδα μου και εγώ θέλαμε να αποδείξουμε εάν τα GLV μπορούν επίσης να λειτουργήσουν ως DAMP.

Για να γίνει αυτό, μελετήσαμε ποιες πρωτεΐνες ενεργοποιούνται ή απενεργοποιούνται στα κύτταρα τομάτας. Χημική αλλαγή της δομής μιας πρωτεΐνης μέσω μιας διαδικασίας που ονομάζεται φωσφορυλίωση το ενεργοποιεί ή απενεργοποιεί. Η φωσφορυλίωση της πρωτεΐνης παίζει κεντρικό ρόλο στη ρύθμιση ενός μεγάλου αριθμού κυτταρικών διεργασιών και περιλαμβάνει πολλές οδούς μετάδοσης σήματος. Μελέτη του φωσφοπρωτεώματος, ή όλες οι πρωτεΐνες που φωσφορυλιώνονται σε ένα σύστημα, κυττάρων τομάτας θα μπορούσαν να μας βοηθήσουν να συγκρίνουμε τις οδούς σηματοδότησης των GLV και DAMPs.

Βρήκαμε ότι πολλές από τις πρωτεΐνες που εμπλέκονται στις πτητικές οδούς σηματοδότησης των πράσινων φύλλων εμπλέκονται στη ρύθμιση του στρες. Αυτά περιελάμβαναν πολλά στοιχεία των μονοπατιών σηματοδότησης DAMP, υποστηρίζοντας την υπόθεσή μας ότι τα GLV λειτουργούν όπως τα DAMP στην ενεργοποίηση αμυντικών αποκρίσεων.

Χρήση GLV στη γεωργία

Η γεωργία ασκεί συχνά σημαντική πίεση στους φυσικούς πόρους και το περιβάλλον. Για παράδειγμα, η χρήση συμβατικών φυτοφαρμάκων μπορεί να οδηγήσει σε περιβαλλοντική υποβάθμιση και αντοχή στα παράσιτα.

Βιοπαρασιτοκτόνα αυξάνονται σε δημοτικότητα ως λιγότερο τοξική εναλλακτική. Αυτοί είναι φυσικοί οργανισμοί ή ενώσεις που καταστέλλουν την ανάπτυξη και την εξάπλωση των παρασίτων. Για παράδειγμα, πτητικές οργανικές ενώσεις από φυτά είναι ένας τύπος βιοπαρασιτοκτόνου που έχει αποδειχθεί ότι επιτρέπει τη μειωμένη χρήση συνθετικών εντομοκτόνων για τη διαχείριση παρασίτων σε αποθηκευμένους κόκκους τροφίμων.

Επομένως, τα GLV μπορεί επίσης να είναι αποτελεσματικά βιοπαρασιτοκτόνα στη γεωργία. Μια μελέτη έδειξε ότι τα GLV μπορούν να προσελκύσουν ένα παράσιτο των φυτών, το Apion miniatum σκαθάρι, να τρέφονται ένα επεμβατικό και δύσκολο να ελεγχθεί ζιζάνιο, Rumex confertus. Επιπλέον, μελέτες πεδίου σε άγρια ​​φυτά καπνού διαπίστωσαν ότι η απελευθέρωση GLVs μπορεί να προσελκύσει εχθρούς των φυτοφάγων. Η παρουσία αυτών των φυτοφάγων ανταγωνιστών όχι μόνο μπορεί να ελέγξει τα παράσιτα των εντόμων αλλά και αύξηση της παραγωγής προσβεβλημένων φυτών.

Με περαιτέρω έρευνα, πιστεύουμε ότι τα GLV έχουν τη δυνατότητα να ελέγχουν φυσικά τα παράσιτα και να υποστηρίζουν τη βιώσιμη γεωργία.

Sasimonthakan Tanarsuwongkul, Ph.D. Υποψήφιος Βιοχημείας, Πανεπιστήμιο της Νότιας Καρολίνας

Αυτό το άρθρο αναδημοσιεύθηκε από το Η Συνομιλία υπό την άδεια Creative Commons. Διαβάστε το αρχικό άρθρο.