Planteundersøgelser Nyligt tanke: Letskontrollerede forsvarsmekanismer dekrypteret
Planteundersøgelser Nyligt tanke: Letskontrollerede forsvarsmekanismer dekrypteret
I den fascinerende verden af planteforskning har forskere gjort betydelige fremskridt. I modsætning til mange andre levende ting er planter ikke i stand til at flytte til et andet sted i tilfælde af trusler fra rovdyr eller ugunstige miljøforhold. Dette betyder, at de var nødt til at udvikle innovative strategier for at overleve. Resultater om, hvordan planter reagerer på trusler, er for nylig blevet offentliggjort af et team ved Julius Maximilians University i Würzburg (JMU) og kunne revolutionere det grundlæggende i vores viden om vegetabilske signalprocesser.
Den centrale rolle af calcium
En nøglefaktor i planternes Reaktion på stress er det sekundære messenger -calcium. Ændringer i calciumniveauet i cellen aktiverer forskellige forsvarsmekanismer. Det blev imidlertid også fundet, at ændringer i membranpotentialet, dvs. de elektrisk ladede overflader af cellerne, spiller en vigtig rolle.
innovativ belysningskontrol og rhodopsine
Til deres undersøgelse arbejdede forskerne med tobaksplanter, der er udstyret med specielle ionkanaler, der kan aktiveres af lys. Denne optogenetiske metode, der allerede har revolutioneret neurovidenskaberne, er blevet overført til planteforskning. ChannelRhodopsine, der kommer fra alger, er vigtige for denne teknologi og muliggør målrettede manipulationer af celleprocesser gennem lette stråler.
De betydelige fremskridt i brugen af kanal rhodopsins var resultatet af årtiers forskning. For over 20 år siden lagde Peter Hegemann, Georg Nagel og Ernst Bamberg grundlaget for optogenetik. I den aktuelle undersøgelse var forskerne i stand til at vise, at aktivering af calciumkanaler i tobaksanlægget spiller en afgørende rolle i deres stressreaktioner.
overvinde tekniske udfordringer
I deres arbejde måtte forskerne imidlertid overvinde nogle tekniske udfordringer. Først var det vigtigt at kombinere ekspressionen af kanalrhodopsin med produktionen af nethinde. Retinal, som hovedsageligt er opnået fra beta-caroten hos mennesker, er nødvendig for lysabsorptionen. JMU -forskerteamene formåede at kombinere denne proces med succes i 2021, så de kunne opdrætte tobaksanlæg med et højt nethindens indhold.En anden vigtig detalje var den anvendte lyskilde. For at undgå uønskede aktiveringer af Rhodopsine måtte planterne opbevares i specielle vækstkamre med rødt LED -lys. Under disse forhold viste planterne sund udvikling og muliggjorde de nøjagtige eksperimenter, der var nødvendige for at teste calciums rolle i planternes stressrespons.
Kendskab til urteforsvarsmekanismer
Forskningen viste tydeligt, at vandspænding og indtrængende detektion aktiverer forskellige signalveje af planterne. I de planter, der brugte calciumkanaler, skulle der ikke bestemmes nogen stigning i plantehormonet abscordinsyre (ABA) efter optogenetisk stimulering. I modsætning hertil reagerede planterne med anionkanaler med en forsvarsreaktion, som for eksempel blev udtrykt af visne blade.
Et andet bemærkelsesværdigt punkt er frigivelsen af reaktive iltarter (ROS), som kunne måles af forskerne. Disse reaktioner er en del af forsvarsmekanismerne, der aktiverer planterne mod rovdyr. Kombinationen af disse fund repræsenterer et vigtigt trin i plantesignalbehandling og åbner døren for yderligere forskning.
Generelt anerkender forfatterne af undersøgelsen, at disse opdagelser muligvis kun er begyndelsen på en ny æra inden for planteforskning. Muligheden for at bruge effektive optogenetiske værktøjer til at analysere planternes komplekse signalstier vil uden tvivl have indflydelse på adskillige forskningsfelter.
Kommentare (0)