Νέα μελέτη δείχνει πώς τα φυτά λαμβάνουν και ανταποκρίνονται στα χημικά σήματα κινδύνου

Νέα μελέτη δείχνει πώς τα φυτά λαμβάνουν και ανταποκρίνονται στα χημικά σήματα κινδύνου

Τα φυτά φυτά διαθέτουν νευρικό σύστημα και χρησιμοποιούν ορισμένες από τις ίδιες χημικές ενώσεις για να επικοινωνούν μεταξύ τους, αλλά και για να προειδοποιούν τα γειτονικά φυτά για τους επερχόμενους εχθρούς. Οι επιστήμονες ανακάλυψαν αυτούς τους μηχανισμούς άμυνας των φυτών τη δεκαετία του 1980 και έκτοτε τους έχουν εντοπίσει σε περισσότερα από 80 είδη. Τον

CalciumSignallingVisualisedInPlant (1)

Τα φυτά φυτά διαθέτουν νευρικό σύστημα και χρησιμοποιούν ορισμένες από τις ίδιες χημικές ενώσεις για να επικοινωνούν μεταξύ τους, αλλά και για να προειδοποιούν τα γειτονικά φυτά για τους επερχόμενους εχθρούς. Οι επιστήμονες ανακάλυψαν αυτούς τους μηχανισμούς άμυνας των φυτών τη δεκαετία του 1980 και έκτοτε τους έχουν εντοπίσει σε περισσότερα από 80 είδη. Τον περσινό Οκτώβριο δημοσιεύθηκε μια μελέτη που έδειξε πως τα τραυματισμένα φυτά εκπέμπουν ορισμένες χημικές ενώσεις οι οποίες διεισδύουν στους εσωτερικούς ιστούς ενός φυτού και ενεργοποιούν την άμυνα μέσα από τα κύτταρά του.

Τώρα, μια ομάδα Ιαπώνων ερευνητών χρησιμοποίησε τεχνικές απεικόνισης σε πραγματικό χρόνο για να δείξει πώς τα φυτά λαμβάνουν και ανταποκρίνονται σε αυτά τα χημικά σήματα. Μέχρι σήμερα οι επιστήμονες γνώριζαν πώς στέλνουν μηνύματα τα φυτά, αλλά όχι πώς τα λαμβάνουν.

Οι Γιούρι Αρατάνι και Τακούγια Ουεμούρα, μοριακοί βιολόγοι στο Πανεπιστήμιο Saitama της Ιαπωνίας, και οι συνεργάτες τους, εγκατέστησαν μια αντλία για να μεταφέρουν τις χημικές ενώσεις που εκπέμπουν τα τραυματισμένα και προσβεβλημένα από έντομα φυτά, στους υγιείς γείτονές τους. Στη συνέχεια, τοποθέτησαν κάμπιες του είδους Spodoptera litura πάνω σε φύλλα του ζιζάνιου Arabidopsis thaliana και ντομάτας, και κατέγραψαν τις αντιδράσεις ενός υγιούς φυτού του είδους Arabidopsis. Το συγκεκριμένο ζιζάνιο είχε υποστεί γενετική τροποποίηση ώστε τα κύτταρά του να περιέχουν έναν βιοαισθητήρα που γίνεται πράσινος όταν ανιχνεύει εισροή ιόντων ασβεστίου. Η σηματοδότηση ασβεστίου είναι σημαντική για τις κυτταρικές λειτουργίες στους περισσότερους ζωντανούς οργανισμούς, συμπεριλαμβανομένων και των ανθρώπων.

Η ερευνητική ομάδα συμπύκνωσε τις χημικές ενώσεις μέσα σε ένα πλαστικό μπουκάλι και τις διοχέτευσε στο φυτό-δέκτη με σταθερό ρυθμό. Αυτό της επέτρεψε να δει ποιες ενώσεις περιέχονταν στο μείγμα. Όπως μπορείτε να δείτε στο παρακάτω βίντεο, τα άθικτα φυτά έλαβαν τα μηνύματα των τραυματισμένων γειτόνων τους και ανταποκρίθηκαν παράγοντας κύματα ασβεστίου που εμφανίστηκαν στα απλωμένα φύλλα τους. Η ανάλυση των πτητικών χημικών ενώσεων έδειξε ότι δύο από αυτές, που ονομάζονται Z-3-HAL και E-2-HAL, πυροδότησαν την σηματοδότηση ασβεστίου στο φυτό Arabidopsis.

(Aratani et al. Nature Communications, 2023)

Προσδιόρισαν επίσης ποια κύτταρα ανταποκρίνονται πρώτα στα σήματα κινδύνου, τροποποιώντας φυτά Arabidopsis αποκλειστικά με κύτταρα φρουράς, μεσοφύλλου και επιδερμίδας. Τα κύτταρα φρουράς έχουν σχήμα φασολιού και σχηματίζουν τους πόρους των φύλλων του φυτού, ή στόματα. Τα κύτταρα μεσοφύλλης είναι ο εσωτερικός ιστός μεσόφυλλου και τα επιδερμικά κύτταρα είναι το εξωτερικό στρώμα.

Όταν τα φυτά Arabidopsis εκτέθηκαν σε Z-3-HAL, τα κύτταρα φρουράς παρήγαγαν σήματα ασβεστίου μέσα σε ένα λεπτό περίπου τα οποία ελήφθησαν αμέσως από τα κύτταρα του μεσοφύλλου. Επιπλέον, η προκατεργασία των φυτών με μια φυτοορμόνη που κλείνει τα στόματα των φύλλων των φυτών, μείωσε σημαντικά τη σηματοδότηση ασβεστίου, γεγονός που υποδηλώνει ότι τα στόματα λειτουργούν ως τα «ρουθούνια» του φυτού.

«Αποκαλύψαμε επιτέλους την περίπλοκη ιστορία του πότε, πού και πώς τα φυτά ανταποκρίνονται στα αερομεταφερόμενα ‘προειδοποιητικά μηνύματα’ από τους απειλούμενους γείτονές τους», δήλωσε ο Μασατσούγκου Τογιότα, μοριακός βιολόγος στο Πανεπιστήμιο Saitama της Ιαπωνίας και επικεφαλής συγγραφέας της μελέτης.

«Αυτό το εναέριο δίκτυο επικοινωνίας που δεν είναι ορατό με γυμνό μάτι, παίζει καθοριστικό ρόλο στην έγκαιρη προστασία των γειτονικών φυτών από επικείμενες απειλές», κατέληξε ο ερευνητής.

Η μελέτη δημοσιεύθηκε στο «Nature Communications».

ΠΗΓΗ: Science Alert

www.ertnews.gr

NewsRoom
AUTHOR
PROFILE

Posts Carousel

Latest Posts

Top Authors

Most Commented

Featured Videos