Augu izpēte Jaunizveidota: Viegli kontrolēti aizsardzības mehānismi atšifrēti

Augu izpēte Jaunizveidota: Viegli kontrolēti aizsardzības mehānismi atšifrēti

Aizraujošajā augu pētījumu pasaulē zinātnieki ir guvuši ievērojamu progresu. Pretstatā daudzām citām dzīvām lietām, augi nespēj pārcelties uz citu vietu, ja rodas plēsoņu vai nelabvēlīgu vides apstākļu draudi. Tas nozīmē, ka viņiem bija jāizstrādā novatoriskas stratēģijas, lai izdzīvotu. Konstatējumus par to, kā augi reaģē uz draudiem, nesen ir publicējuši komanda Jūlija Maksimilians universitātē Vircburgā (JMU) un tie varētu mainīt mūsu zināšanu pamatus par dārzeņu signālu procesiem.

Kalcija centrālā loma

Galvenais faktors augu reakcijā uz stresu ir sekundārais Messenger kalcijs. Izmaiņas kalcija līmenī šūnā aktivizē dažādus aizsardzības mehānismus. Tomēr tika arī atklāts, ka svarīga loma ir izmaiņām membrānas potenciālā, t.i., šūnu elektriski lādētās virsmās.

Inovatīva apgaismojuma kontrole un rodopsīns

Pētījumā pētnieki strādāja ar tabakas augiem, kas ir aprīkoti ar īpašiem jonu kanāliem, kurus var aktivizēt gaisma. Šī optoģenētiskā metode, kas jau ir mainījusi neirozinātnes, ir nodota augu izpētei. Channelrhodopsine, kas nāk no aļģēm, ir būtiska šai tehnoloģijai un nodrošina mērķtiecīgas manipulācijas ar šūnu procesiem, izmantojot vieglas starus.

Ievērojams progress kanālu rodopsīnu lietošanā bija gadu desmitiem ilgu pētījumu rezultāts. Pirms vairāk nekā 20 gadiem Pīters Hegemans, Georgs Nagels un Ernsts Bambergs lika pamatus optoģenētikai. Pašreizējā pētījumā pētnieki varēja parādīt, ka kalcija kanālu aktivizēšanai tabakas augos ir izšķiroša loma viņu stresa reakcijās.

Tehnisko izaicinājumu pārvarēšana

Vēl viena svarīga detaļa bija izmantotais gaismas avots. Lai izvairītos no nevēlamām rodopsīna aktivizācijām, augi bija jāuzglabā īpašās augšanas kamerās ar sarkanu LED gaismu. Šajos apstākļos augi uzrādīja veselīgu attīstību un ļāva precīziem eksperimentiem, kas bija nepieciešami, lai pārbaudītu kalcija lomu augu stresa reakcijā.

Zināšanas par augu aizsardzības mehānismiem

Pētījums skaidri parādīja, ka ūdens spriegums un iebrucēja noteikšana aktivizē dažādus signālu ceļus pie augiem. Augos, kas izmantoja kalcija kanālus, augu hormona abscordskābes (ABA) palielināšanās nebija jānosaka pēc optoģenētiskās stimulācijas. Turpretī augi ar anjonu kanāliem reaģēja ar aizsardzības reakciju, kas, piemēram, tika izteikta ar nokaltušām lapām.

Vēl viens ievērojams punkts ir reaktīvo skābekļa sugu (ROS) izdalīšanās, ko varētu izmērīt zinātnieki. Šīs reakcijas ir daļa no aizsardzības mehānismiem, kas aktivizē augus pret plēsējiem. Šo atklājumu kombinācija ir svarīgs solis augu signālu apstrādē un paver durvis turpmākiem pētījumiem.

Kopumā pētījuma autori atzīst, ka šie atklājumi var būt tikai jauna laikmeta sākums augu izpētē. Iespēja izmantot efektīvus optoģenētiskos rīkus, lai analizētu augu sarežģītos signālu ceļus, neapšaubāmi būs ietekme uz daudzām pētniecības jomām.