Vihreiden lehtien haihtuvat aineet ovat kasvin nopea vastaus uhkiin. Star61/Wikimedia Commons, CC BY-SA

Oletko koskaan miettinyt sitä terävää, vihreää nuottia, joka osuu nenaasi, kun leikkaat nurmikkoa tai leikkaat kukkavarsia? Nuo ovat vihreiden lehtien haihtuvat aineet tai GLV:t: helposti haihtuvia öljyjä, joita kasvit käyttävät kommunikoidakseen muiden kasvien kanssa ja puolustautuakseen kasvinsyöjiä tai taudinaiheuttajia, kuten bakteereja tai sieniä vastaan.

Lähes jokainen vihreä kasvi voi nopeasti syntetisoida ja vapauttaa GLV:itä hyökättynä sekä torjuu hyökkääjät suoraan että houkuttelee epäsuorasti kasvinsyöjien saalistajia, kuten hyönteisiä, ja aktivoi kasvin muita puolustusmekanismeja. Tutkijat tietävät, että GLV:illä on tärkeä rooli kasvien suojelussa, mutta niiden toimintatapa on edelleen epäselvä.

Olen biokemian tutkijaja yhteistyön kautta Wang Lab ja Stratmann Lab Etelä-Carolinan yliopistosta kollegani ja minä tutkimme, kuinka kasvisolut käyttävät vihreiden lehtien haihtuvia aineita. Meidän äskettäin julkaistu tutkimus, tunnistimme mahdolliset signalointireitit, joita GLV:t käyttävät indusoidakseen puolustusvasteita tomaattisoluissa. Perimmäinen tavoitteemme on selvittää tapoja käyttää GLV:itä maatalouden tuholaisten torjuntaan puhtaamman viljelyn aikaansaamiseksi.

Puolustusjärjestelmät kasveissa

Kasvit käyttävät monia puolustusjärjestelmiä suojellakseen itseään. The ensimmäinen puolustuslinja sisältää mikrobien hyökkääjien havaitsemisen ja vaurioiden esiintymisen vaurioihin liittyvät molekyylimallit tai DAMP:t, jotka ovat vaurioituneiden tai kuolevien solujen vapauttamia molekyylejä.

Kun solu tunnistaa DAMP:n, se laukaisee immuunivasteen ja edistää korjausmekanismeja. Se myös johtaa muutokset kalsiumionipitoisuudessa, aktivoivat edelleen immuunijärjestelmään liittyviä geenejä ja proteiineja. DAMPit myös laita proteiinit päälle yleistä monissa stressin signalointireiteissä, jotka aktivoivat muita puolustusreaktioita. Kasveilla on useita puolustuskeinoja.

Monet tutkimukset ovat osoittaneet, että vaikutukset GLV:t ovat muistuttavat DAMPS. Siksi tiimini ja minä halusimme todistaa, voivatko GLV:t toimia myös DAMP:ina.

Tätä varten tutkimme, mitkä proteiinit kytkeytyvät päälle tai pois päältä tomaattisoluissa. Muuttaa kemiallisesti proteiinin rakennetta prosessilla, jota kutsutaan fosforylaatio kytkee sen päälle tai pois päältä. Proteiinin fosforylaatiolla on keskeinen rooli useiden soluprosessien säätelyssä ja siihen liittyy monia signaalinsiirtoreittejä. Fosfoproteomin tutkiminen, tai kaikki tomaattisolujen proteiinit, jotka fosforyloidaan yhdessä järjestelmässä, voivat auttaa meitä vertailemaan GLV:iden ja DAMP:ien signalointireittejä.

Huomasimme, että monet vihreiden lehtien haihtuvien signaalireittien proteiineista osallistuivat stressin säätelyyn. Nämä sisälsivät monia DAMP-signalointireittien komponentteja, jotka tukevat hypoteesiamme, että GLV:t toimivat DAMP:iden tavoin puolustusvasteiden aktivoinnissa.

GLV:ien käyttö maataloudessa

Maatalous aiheuttaa usein merkittäviä paineita luonnonvaroille ja ympäristölle. Esimerkiksi tavanomaisten torjunta-aineiden käyttö voi johtaa ympäristön heikkeneminen ja tuholaisten vastustuskyky.

biopesticides ovat kasvamassa suosiossaan vähemmän myrkyllisenä vaihtoehtona. Nämä ovat luonnossa esiintyviä organismeja tai yhdisteitä, jotka estävät tuholaisten kasvua ja leviämistä. Esimerkiksi, haihtuvat orgaaniset yhdisteet kasveista peräisin olevat biopestisidit, joiden on todistettu mahdollistavan synteettisten hyönteismyrkkyjen käytön vähentämisen tuholaisten hallinnassa varastoiduissa ruokaviljoissa.

Siksi GLV:t voivat olla myös tehokkaita biopestisidejä maataloudessa. Eräs tutkimus on osoittanut, että GLV:t voivat houkutella kasvintuhoojaa Apion miniatum kovakuoriainen, ruokkiakseen invasiivinen ja vaikeasti hallittava rikkakasvi, Rumex confertus. Lisäksi luonnonvaraisia ​​tupakkakasveja koskevissa kenttätutkimuksissa havaittiin, että GLV:iden vapauttaminen voi houkutella kasvinsyöjien vihollisia. Näiden kasvinsyöjien kilpailijoiden läsnäolo ei voi vain torjua tuhohyönteisiä, vaan myös lisätä saastuneiden kasvien tuotantoa.

Lisätutkimuksen myötä uskomme, että GLV:illä on potentiaalia torjua tuholaisia ​​luonnollisesti ja tukea kestävää maataloutta.

Sasimonthakan Tanarsuwongkul, Ph.D. Biokemian kandidaatti, University of South Carolina

Tämä artikkeli julkaistaan ​​uudelleen Conversation Creative Commons -lisenssin alla. Lue alkuperäinen artikkeli.