A zöld levelek illékony anyagai a növény gyors reagálása a fenyegetésekre. Star61/Wikimedia Commons, CC BY-SA

Elgondolkozott már azon az éles, zöld hangon, amely megüti az orrát, amikor füvet nyír vagy vágott virágszárat? Ezek zöld levelű illékony anyagok vagy GLV-k: könnyen elpárolgó olajok, amelyek segítségével a növények kommunikálnak más növényekkel, és védekeznek a növényevők vagy kórokozók, például baktériumok vagy gombák ellen.

Szinte minden zöld növény gyorsan szintetizálni és felszabadítani a GLV-ket Amikor megtámadják, közvetlenül elhárítja a támadókat, valamint közvetetten magához vonzza a növényevők ragadozóit, például a rovarokat, és aktiválja a növény egyéb védekező mechanizmusait. A kutatók tudják, hogy a GLV-k fontos szerepet játszanak a növények védelmében, de működésük módja továbbra sem világos.

Vagyok biokémia kutatóközötti együttműködés révén Wang Lab és a Stratmann Lab A Dél-Karolinai Egyetem munkatársaival kollégáimmal azt tanulmányozzuk, hogy a növényi sejtek hogyan juttatják el a zöld levelekben található illékony anyagokat. Miénkben nemrégiben közzétett kutatás, azonosítottuk azokat a lehetséges jelátviteli útvonalakat, amelyeket a GLV-k használnak védekezési válaszok kiváltására a paradicsomsejtekben. Végső célunk, hogy kitaláljuk, hogyan használhatjuk a GLV-ket a mezőgazdasági kártevők elleni védekezésre a tisztább gazdálkodás érdekében.

Védelmi rendszerek üzemekben

A növények számos védelmi rendszert alkalmaznak önmaguk védelmére. A első védelmi vonal magában foglalja a mikrobiális betolakodók kimutatását és a károsodás jelenlétét károsodással összefüggő molekuláris minták vagy DAMP-ok, amelyek a sérült vagy elhaló sejtek által felszabaduló molekulák.

Amikor egy sejt DAMP-ot azonosít, az immunválaszt vált ki, és elősegíti a helyreállító mechanizmusokat. Az is oda vezet a kalciumion-koncentráció változása, tovább aktiválja az immunrendszerrel kapcsolatos géneket és fehérjéket. DAMP is kapcsolja be a fehérjéket gyakori számos stresszjelzési útvonalban, amelyek más védekezési reakciókat aktiválnak. A növényeknek többféle védekezési módja van.

Számos tanulmány kimutatta, hogy a hatásai A GLV-k azok hasonló DAMP-ok. Ezért a csapatommal be akartuk bizonyítani, hogy a GLV-k DAMP-ként is működhetnek-e.

Ennek érdekében megvizsgáltuk, hogy mely fehérjék kapcsolódnak be vagy ki a paradicsomsejtekben. A fehérje szerkezetének kémiai megváltoztatása az ún foszforiláció be- vagy kikapcsolja. A fehérje foszforilációja központi szerepet játszik számos sejtfolyamat szabályozásában, és számos jelátviteli útvonalat érint. A foszfoproteom tanulmányozása, vagy az összes olyan fehérje, amely egy rendszerben foszforilálódik, a paradicsomsejtek segíthetnek összehasonlítani a GLV-k és a DAMP-ok jelátviteli útvonalait.

Azt találtuk, hogy a zöld levelek illékony jelátviteli útvonalaiban részt vevő fehérjék közül sok részt vesz a stressz szabályozásában. Ezek a DAMP jelátviteli útvonalak számos összetevőjét tartalmazták, alátámasztva azt a hipotézisünket, hogy a GLV-k a DAMP-okhoz hasonlóan működnek a védekezési válaszok aktiválásában.

GLV-k használata a mezőgazdaságban

A mezőgazdaság gyakran jelentős nyomást gyakorol a természeti erőforrásokra és a környezetre. Például a hagyományos peszticidek használata vezethet környezetromlás és kártevőállóság.

Biopesticides kevésbé mérgező alternatívaként egyre népszerűbbek. Ezek a természetben előforduló szervezetek vagy vegyületek, amelyek elnyomják a kártevők növekedését és terjedését. Például, illékony szerves vegyületek A növényekből származó biopeszticidek egyfajta biopeszticidek, amelyek bizonyítottan lehetővé teszik a szintetikus rovarirtó szerek csökkentett használatát a tárolt gabonák kártevőinek kezelésére.

Ezért a GLV-k hatékony biopeszticidek is lehetnek a gazdálkodásban. Egy tanulmány kimutatta, hogy a GLV-k vonzanak egy növényi kártevőt, a Apion miniatum bogár, táplálkozni invazív és nehezen irtható gyomnövény, Rumex confertus. Ezenkívül a vadon élő dohánynövényeken végzett terepvizsgálatok azt találták, hogy a GLV-k kibocsátása vonzza a növényevők ellenségeit. Ezen növényevő versenytársak jelenléte nemcsak a rovarkártevők elleni védekezésben, hanem a kártevők ellen is növeli a fertőzött növények termelését.

További kutatásokkal úgy gondoljuk, hogy a GLV-kben megvan a lehetőség a kártevők természetes irtására és a fenntartható mezőgazdaság támogatására.

Sasimonthakan Tanarsuwongkul, Ph.D. biokémia kandidátus, University of South Carolina

Ezt a cikket újra kiadják A beszélgetés Creative Commons licenc alatt. Olvassa el a eredeti cikk.