Augalų tyrimai Naujai apgalvotai: šviesiai kontroliuojami gynybos mechanizmai, iššifruoti

Augalų tyrimai Naujai apgalvotai: šviesiai kontroliuojami gynybos mechanizmai, iššifruoti

Įspūdingame augalų tyrimų pasaulyje mokslininkai padarė didelę pažangą. Priešingai nei daugelyje kitų gyvų dalykų, augalai nesugeba persikelti į kitą vietą, jei grasintų plėšrūnų ar nepalankiomis aplinkos sąlygomis. Tai reiškia, kad jie turėjo kurti novatoriškas strategijas išgyventi. Rezultatai apie tai, kaip augalai reaguoja į grėsmes, neseniai paskelbė Juliaus Maximilians universiteto Viurzburge (JMU) komanda ir galėjo pakeisti mūsų žinių apie daržovių signalo procesus pagrindus.

Pagrindinis kalcio vaidmuo

Pagrindinis augalų reakcijos į stresą veiksnys yra antrinis pasiuntinio kalcis. Ląstelės kalcio lygio pokyčiai suaktyvina įvairius gynybos mechanizmus. Tačiau taip pat buvo nustatyta, kad svarbų vaidmenį vaidina membranos potencialo pokyčiai, t. Y. Elektriniai ląstelių paviršiai.

novatoriškas apšvietimo valdymas ir rodopsinas

Savo tyrimui tyrėjai dirbo su tabako augalais, kuriuose yra specialūs jonų kanalai, kuriuos galima suaktyvinti šviesa. Šis optogenetinis metodas, kuris jau pakeitė neuromokslą, buvo perkeltas į augalų tyrimus. Šiai technologijai yra būtina kanalas iš dumblių yra būtini ir įgalina tikslines ląstelių procesų manipuliacijas per šviesos spindulius.

Reikšminga kanalų rodopsinų naudojimo pažanga buvo dešimtmečių tyrimų rezultatas. Prieš daugiau nei 20 metų Peteris Hegemannas, Georgas Nagelis ir Ernstas Bambergas padėjo optogenetikos pagrindą. Dabartiniame tyrime tyrėjai sugebėjo parodyti, kad kalcio kanalų aktyvinimas tabako augaluose vaidina lemiamą vaidmenį jų streso reakcijose.

Techninių iššūkių įveikimas

Kita svarbi detalė buvo naudojamas šviesos šaltinis. Norint išvengti nepageidaujamo rodopsino aktyvacijos, augalai turėjo būti laikomi specialiose augimo kamerose su raudona LED šviesa. Esant tokioms sąlygoms, augalai parodė sveiką vystymąsi ir įgalino tikslus eksperimentus, kurių reikėjo išbandyti kalcio vaidmenį augalų reakcijai į stresą.

žinios apie žolelių gynybos mechanizmus

Tyrimas aiškiai parodė, kad vandens stresas ir įsibrovėlių aptikimas suaktyvina skirtingus augalų signalo kelius. Augaluose, kuriuose buvo naudojami kalcio kanalai, augalų hormono abscordo rūgšties (ABA) padidėjimas nebuvo nustatytas po optogenetinės stimuliacijos. Priešingai, augalai su anijonų kanalais reagavo į gynybos reakciją, kurią, pavyzdžiui, buvo išreikštas nudžiūvusiais lapais.

Kitas puikus taškas yra reaktyviųjų deguonies rūšių (ROS) išsiskyrimas, kurį buvo galima išmatuoti mokslininkai. Šios reakcijos yra gynybos mechanizmų, kurie suaktyvina augalus prieš plėšrūnus, dalis. Šių išvadų derinys yra svarbus augalų signalo apdorojimo žingsnis ir atveria duris tolesniems tyrimams.

Apskritai tyrimo autoriai pripažįsta, kad šie atradimai gali būti tik naujos augalų tyrimų eros pradžia. Galimybė naudoti efektyvias optogenetines priemones, skirtas analizuoti sudėtingus augalų signalo kelius, neabejotinai turės įtakos daugybei tyrimų sričių.