ИЗСЛЕДВАНЕ НА РАСТАВИТЕЛНО ИЗСЛЕДВАНЕ: Механизмите за отбранителни светлини, декриптирани
ИЗСЛЕДВАНЕ НА РАСТАВИТЕЛНО ИЗСЛЕДВАНЕ: Механизмите за отбранителни светлини, декриптирани
В завладяващия свят на изследванията на растенията учените постигнаха значителен напредък. За разлика от много други живи същества, растенията не са в състояние да се преместят на друго място в случай на заплахи от хищници или неблагоприятни условия на околната среда. Това означава, че те трябваше да разработят иновативни стратегии, за да оцелеят. Констатациите за това как растенията реагират на заплахите наскоро бяха публикувани от екип от Университета Юлий Максимилианс във Вюрцбург (JMU) и биха могли да революционизират основите на нашите знания за процесите на растителни сигнали.
Централната роля на калция
Ключов фактор за реакцията на растенията към стрес е вторичният калций на пратеника. Промените в нивото на калций в клетката активират различни защитни механизми. Установено е също, че промените в мембранния потенциал, т.е. електрически заредените повърхности на клетките, играят важна роля.
Иновативен контрол на осветлението и родопсин
За своето проучване изследователите са работили с тютюневи централи, които са оборудвани със специални йонни канали, които могат да бъдат активирани чрез светлина. Този оптогенетичен метод, който вече е революционизира невронауките, е прехвърлен на растителни изследвания. Channelrhodopsine, които идват от водорасли, са от съществено значение за тази технология и дават възможност за целеви манипулации на клетъчни процеси чрез светлинни лъчи.
Значителният напредък в използването на каналните родопсини беше резултат от десетилетия на изследване. Преди повече от 20 години Питър Хеман, Георг Нагел и Ернст Бамберг положиха основата на оптогенетиката. В настоящото проучване изследователите успяха да покажат, че активирането на калциевите канали в тютюневите растения играе решителна роля в техните реакции на стрес.
Преодоляване на техническите предизвикателства
В своята работа обаче изследователите трябваше да преодолеят някои технически предизвикателства. Отначало беше важно да се комбинира експресията на Channelrhodopsine с производството на ретинал. Ретиналът, който се получава главно от бета-каротин при хора, е необходим за усвояването на светлината. Изследователските екипи на JMU успяха успешно да комбинират този процес през 2021 г., за да могат да отглеждат тютюневи растения с високо съдържание на ретината.Друг важен детайл беше използваният източник на светлина. За да се избегнат нежелани активации на родопсина, растенията трябваше да се съхраняват в специални камери за растеж с червена LED светлина. При тези условия растенията показват здравословно развитие и позволиха точните експерименти, необходими за тестване на ролята на калция в реакцията на стрес на растенията.
Познаване на билковите защитни механизми
Изследването ясно показа, че водният стрес и откриването на натрапници активират различни сигнални пътища от растенията. В растенията, които са използвали калциевите канали, не трябва да се определя увеличаване на растенията хормона (ABA) след оптогенетична стимулация. За разлика от тях, растенията с анионни канали реагираха с реакция на отбрана, която се изразява например от изсъхнали листа.
Друга забележителна точка е освобождаването на реактивни видове кислород (ROS), които могат да бъдат измерени от учените. Тези реакции са част от защитните механизми, които активират растенията срещу хищници. Комбинацията от тези открития представлява важна стъпка в обработката на сигнала на растенията и отваря вратата за по -нататъшни изследвания.
Като цяло авторите на изследването признават, че тези открития могат да бъдат само началото на нова ера в изследванията на растенията. Възможността за използване на ефективни оптогенетични инструменти за анализ на сложните сигнални пътища на растенията несъмнено ще окаже влияние върху многобройните изследователски области.
Kommentare (0)