Proučavanje reakcija biljaka na stresove iz okoliša ključno za održivu poljoprivredu

Rezime

Istraživači sa Sveučilišta Lund u Švedskoj proučavali su molekularne mehanizme koji stoje iza reakcija biljaka na okolišne stresore, otkrivajući ključne genetske čimbenike koji bi mogli utjecati na prinose usjeva. Studija je otkrila da mehanička stimulacija pokreće promjene ekspresije gena, što dovodi do tigmomorfogeneze u biljkama, što može poboljšati njihovu sposobnost da se odupru vjetru, infekcijama i drugim prijetnjama iz okoliša, potencijalno nudeći nove mogućnosti za održive poljoprivredne prakse.

Tim istraživača u Švedskoj stekao je nove uvide u molekularne mehanizme povezane s reakcijama biljaka na stresore iz okoliša, poput dodira, rezidba ili infekcija.

Znanstvenici su istraživali unutarnje djelovanje takvih reakcija i rezultirajuće ponašanje biljke, otkrivajući nove ključne genetske čimbenike koji bi mogli utjecati na prinos usjeva.

Tim Sveučilišta u Lundu ponovio je da biljke reagiraju na mehaničke podražaje kako bi se bolje nosile s određenim prijetnjama iz okoliša.

The studija objavljeno u Science Advances objasnilo je to â € <"mehanička stimulacija pokreće brze promjene ekspresije gena i utječe na izgled biljke (tigmomorfogenezu) i cvjetanje.”

Tigmomorfogeneza se generira ponovljenom stimulacijom i uključuje značajne modifikacije u biljnoj morfologiji, kao što su patuljastost, jezgrovitost, izmijenjena mehanička svojstva stabljike, odgođeno cvjetanje, poboljšana čvrstoća sidrišta korijena i smanjeni otvor stomata.

Takve promjene nastoje poboljšati sposobnost biljaka da se odupru jakim vjetrovima i poboljšaju njihov odgovor na infekciju. Osim toga, ove promjene mogu ojačati otpornost na hladnoću, salinitet ili sušu.

Novo istraživanje i nekoliko drugih studija koje istražuju slične reakcije biljaka doprinose rastućem poznavanju mehanizama za koje znanstvenici vjeruju da bi mogli biti ključni za poboljšanje poljoprivrednih tehnika.

"Mehanostimulacija dobiva pozornost kao potencijalna metoda za održive poljoprivredne prakse za poboljšanje sigurnosti hrane”, napisali su istraživači.

"Međutim, reakcija biljaka na mehaničku stimulaciju vrlo je složena, jer ovisi o intenzitetu mehaničkog opterećenja i učestalosti izlaganja”, dodali su. â € <"Razumijevanje molekularnog mehanizma biljne mehanopercepcije i tigmomorfogeneze imperativ je za primjenu ove metode u uzgoju velikih razmjera.”

Prethodna istraživanja identificirala su molekularne mehanizme povezane s biljnom mehanopercepcijom. Druge studije su primijetile važan odnos između jasmonske kiseline i signalizacije dodirom.

"Unatoč dugogodišnjim istraživanjima o tome kako se kontroliraju transkripcijski odgovori na mehaničku stimulaciju u biljkama, samo je nekoliko regulatora identificirano i dosljedno potvrđeno”, napisali su istraživači.

"Ovdje smo koristili obrnutu genetiku kako bismo dodatno okarakterizirali molekularne mehanizme koji su u osnovi signalizacije dodira”, dodali su.

Na primjer, Olivier Van Aken, biolog sa Sveučilišta Lund, rekao je časopisu ScienceAlert: â € <"Biljku thale kres izložili smo mekom četkanju, nakon čega su se aktivirale tisuće gena, a oslobađali su se i hormoni stresa. Zatim smo koristili genetski pregled kako bismo pronašli gene koji su odgovorni za ovaj proces.”

Prema riječima njegovog kolege Essam Darwish, rezultati studije â € <"riješiti znanstveni misterij koji je izmicao svjetskim molekularnim biolozima 30 godina.”

"Identificirali smo potpuno novi signalni put koji kontrolira reakciju biljke na fizički kontakt i dodir”, dodao je. â € <"Sada se potraga za još putova nastavlja.”

Istraživači vjeruju da bi bolje razumijevanje tih mehanizama moglo donijeti nove mogućnosti za globalnu poljoprivredu, s klimatske promjene i sukobi koji ugrožavaju sigurnost hrane u mnogim regijama.

"S obzirom na ekstremno vrijeme uvjeta i patogenih infekcija do kojih klimatske promjene dovode, od iznimne je važnosti pronaći nove ekološki odgovorne načine za poboljšanje produktivnosti i otpornosti usjeva”, zaključio je Van Aken.

• Znanost Napredak
• Znanstveno upozorenje