Výzkum rostlin Nově myšlenka: Dešifrované obranné mechanismy kontrolované světlo

Výzkum rostlin Nově myšlenka: Dešifrované obranné mechanismy kontrolované světlo

Ve fascinujícím světě výzkumu rostlin dosáhli vědci významný pokrok. Na rozdíl od mnoha jiných živých věcí se rostliny nemohou přesunout na jiné místo v případě hrozeb predátorů nebo nepříznivých podmínek prostředí. To znamená, že museli přežít inovativní strategie. Zjištění o tom, jak rostliny reagují na hrozby, byly nedávno publikovány týmem na Julius Maximilians University ve Würzburgu (JMU) a mohly by revoluci základů našich znalostí o procesech zeleninového signálu.

Ústřední role vápníku

Klíčovým faktorem při reakci rostlin na stres je sekundární posel. Změny hladiny vápníku v buňce aktivují různé obranné mechanismy. Bylo však také zjištěno, že důležitou roli hrají změny v membránovém potenciálu, tj. Elektricky nabité povrchy buněk.

Inovativní kontrola osvětlení a rhodopsine

Pro jejich studium vědci pracovali s tabákovými rostlinami, které jsou vybaveny speciálními iontovými kanály, které lze aktivovat světlem. Tato optogenetická metoda, která již revolucionizovala neurověd, byla přenesena do výzkumu rostlin. Channelrhodopsine, který pochází z řas, je pro tuto technologii nezbytný a umožňuje cílené manipulace buněčných procesů prostřednictvím světelných paprsků.

Významný pokrok v používání kanálů Rhodopsins byl výsledkem desetiletí výzkumu. Před více než 20 lety položili Peter Hegemann, Georg Nagel a Ernst Bamberg základ pro optogenetiku. V této studii byli vědci schopni prokázat, že aktivace vápníkových kanálů v tabákových rostlinách hraje rozhodující roli v jejich stresových reakcích.

Překonání technických výzev

Dalším důležitým detailem byl použitý zdroj světla. Aby se zabránilo nežádoucí aktivaci rhodopsinu, musely být rostliny udržovány ve speciálních růstových komorách s červeným LED světlem. Za těchto podmínek vykazovaly rostliny zdravý vývoj a umožnily přesné experimenty, které byly potřebné k testování role vápníku ve stresové reakci rostlin.

Znalost bylinných obranných mechanismů

Výzkum jasně ukázal, že vodní stres a detekce vetřelců aktivují různé signální cesty rostlinami. V rostlinách, které používaly vápníkové kanály, nemělo být po optogenetické stimulaci stanoveno žádné zvýšení rostlinné hormonální kyseliny abcordy (ABA). Naproti tomu rostliny s aniontovými kanály reagovaly s obrannou reakcí, která byla vyjádřena například zvazenými listy.

Dalším pozoruhodným bodem je uvolňování reaktivních druhů kyslíku (ROS), které lze měřit vědci. Tyto reakce jsou součástí obranných mechanismů, které aktivují rostliny proti predátorům. Kombinace těchto zjištění představuje důležitý krok ve zpracování signálu rostlin a otevírá dveře pro další výzkum.

Celkově autoři studie uznávají, že tyto objevy mohou být pouze začátkem nové éry ve výzkumu rostlin. Možnost použití účinných optogenetických nástrojů k analýze složitých signálních cest rostlin bude mít bezpochyby dopad na řada výzkumných oblastí.