Volatilele din frunze verzi sunt răspunsul rapid al plantei la amenințări. Star61/Wikimedia Commons, CC BY-SA

Te-ai întrebat vreodată despre acea notă ascuțită și verde care îți lovește nasul când tunzi gazonul sau tăiați tulpinile de flori? Acestea sunt volatile din frunze verzi sau GLV: uleiuri ușor de evaporat pe care plantele le folosesc pentru a comunica cu alte plante și pentru a se apăra împotriva ierbivorelor sau agenților patogeni precum bacteriile sau ciupercile.

Aproape fiecare plantă verde poate rapid sintetizează și eliberează GLV atunci când este atacat, atât îndepărtând direct atacatorii, cât și atrăgând indirect prădătorii ierbivorelor precum insectele și amorzând celelalte mecanisme de apărare ale plantei. Cercetătorii știu că GLV joacă un rol important în protejarea plantelor, dar modul în care funcționează rămâne neclar.

sunt un cercetător în biochimie, și printr-o colaborare între Wang Lab și Laboratorul Stratmann de la Universitatea din Carolina de Sud, colegii mei și cu mine studiem modul în care celulele plantelor desfășoară substanțele volatile ale frunzelor verzi. În a noastră cercetări publicate recent, am identificat potențialele căi de semnalizare pe care le utilizează GLV-urile pentru a induce răspunsuri de apărare în celulele de tomate. Scopul nostru final este să găsim modalități de a folosi GLV pentru a controla dăunătorii agricoli pentru o agricultură mai curată.

Sisteme de apărare în plante

Plantele folosesc multe sisteme de apărare pentru a se proteja. The prima linie de apărare presupune detectarea invadatorilor microbieni și prezența daunelor folosind modele moleculare asociate daunelor sau DAMP-uri, care sunt molecule eliberate de celulele deteriorate sau pe moarte.

Când o celulă identifică un DAMP, declanșează un răspuns imun și promovează mecanismele de reparare. De asemenea duce la modificări ale concentrației ionilor de calciu, activând în continuare genele și proteinele legate de imunitate. De asemenea, DAMP-urile porniți proteinele frecventă în multe căi de semnalizare a stresului care activează alte răspunsuri de apărare. Plantele au mai multe mijloace de apărare.

Multe studii au arătat că efectele lui GLV-urile sunt similar DAMP-uri. Prin urmare, echipa mea și cu mine am vrut să dovedim dacă GLV-urile pot acționa și ca DAMP.

Pentru a face acest lucru, am studiat ce proteine ​​sunt activate sau dezactivate în celulele de tomate. Schimbarea chimică a structurii unei proteine ​​printr-un proces numit fosforilarea pornește sau oprește. Fosforilarea proteinelor joacă un rol central în reglarea unui număr mare de procese celulare și implică multe căi de transmitere a semnalului. Studierea fosfoproteomului, sau toate proteinele care sunt fosforilate într-un sistem, ale celulelor de tomate ne-ar putea ajuta să comparăm căile de semnalizare ale GLV-urilor și DAMP-urilor.

Am descoperit că multe dintre proteinele implicate în căile de semnalizare volatile ale frunzelor verzi au fost implicate în reglarea stresului. Acestea au inclus multe componente ale căilor de semnalizare DAMP, susținând ipoteza noastră că GLV-urile funcționează ca DAMP-urile în activarea răspunsurilor de apărare.

Utilizarea GLV-urilor în agricultură

Agricultura exercită adesea o presiune semnificativă asupra resurselor naturale și a mediului. De exemplu, utilizarea pesticidelor convenționale poate duce la degradarea mediului și rezistența la dăunători.

biopesticidelor sunt în creștere în popularitate ca o alternativă mai puțin toxică. Acestea sunt organisme sau compuși care apar în mod natural care suprimă creșterea și răspândirea dăunătorilor. De exemplu, compuși organici volatili din plante sunt un tip de biopesticid care s-a dovedit a permite utilizarea redusă a insecticidelor sintetice pentru a gestiona dăunătorii din cerealele depozitate.

Prin urmare, GLV-urile pot fi, de asemenea, biopesticide eficiente în agricultură. Un studiu a arătat că GLV-urile pot atrage un dăunător al plantelor, the Apion miniatum gândac, pentru a se hrăni o buruiană invazivă și greu de controlat, Rumex confertus. În plus, studiile de teren asupra plantelor sălbatice de tutun au descoperit că eliberarea GLV-urilor poate atrage inamicii ierbivorelor. Prezența acestor concurenți erbivore nu poate controla doar insectele dăunătoare, ci și crește producția de plante infestate.

Cu cercetări suplimentare, credem că GLV-urile au potențialul de a controla în mod natural dăunătorii și de a sprijini agricultura durabilă.

Sasimonthakan Tanarsuwongkul, Ph.D. Candidat în biochimie, Universitatea din Carolina de Sud

Acest articol este republicat de la Conversaţie sub licență Creative Commons. Citeste Articol original.