Plantonderzoek Nieuw nagedacht: licht gecontroleerde afweermechanismen gedecodeerd

Plantonderzoek Nieuw nagedacht: licht gecontroleerde afweermechanismen gedecodeerd

In de fascinerende wereld van plantonderzoek hebben wetenschappers aanzienlijke vooruitgang geboekt. In tegenstelling tot veel andere levende wezens, kunnen planten niet naar een andere locatie verhuizen in het geval van bedreigingen van roofdieren of ongunstige omgevingscondities. Dit betekent dat ze innovatieve strategieën moesten ontwikkelen om te overleven. Bevindingen over hoe planten reageren op bedreigingen zijn onlangs gepubliceerd door een team van de Julius Maximilians University in Würzburg (JMU) en kunnen een revolutie teweegbrengen in de basisprincipes van onze kennis over groentesignaalprocessen.

De centrale rol van calcium

Een sleutelfactor in de reactie van planten op stress is het secundaire messenger -calcium. Veranderingen in het calciumniveau in de cel activeren verschillende afweermechanismen. Er werd echter ook vastgesteld dat veranderingen in het membraanpotentiaal, d.w.z. de elektrisch geladen oppervlakken van de cellen, een belangrijke rol spelen.

innovatieve verlichtingscontrole en rhodopsine

Voor hun studie werkten de onderzoekers met tabaksplanten die zijn uitgerust met speciale ionkanalen die door licht kunnen worden geactiveerd. Deze optogenetische methode, die al een revolutie teweeg heeft gebracht in de neurowetenschappen, is overgebracht naar plantonderzoek. De ChannelRhodopsine, die afkomstig zijn van algen, zijn essentieel voor deze technologie en maakt gerichte manipulaties van celprocessen mogelijk via lichtstralen.

De aanzienlijke vooruitgang bij het gebruik van kanaalrhodopsins was het resultaat van tientallen jaren onderzoek. Meer dan 20 jaar geleden legden Peter Hegemann, Georg Nagel en Ernst Bamberg de basis voor optogenetica. In de huidige studie konden de onderzoekers aantonen dat activering van calciumkanalen in de tabaksplanten een beslissende rol speelt in hun stressreacties.

Technische uitdagingen overwinnen

Een ander belangrijk detail was de gebruikte lichtbron. Om ongewenste activeringen van het rhodopsine te voorkomen, moesten de planten worden bewaard in speciale groeimamers met rood LED -licht. Onder deze omstandigheden vertoonden de planten een gezonde ontwikkeling en maakten ze de precieze experimenten mogelijk die nodig waren om de rol van calcium in de stressrespons van de planten te testen.

Kennis van kruidenafweermechanismen

Uit het onderzoek bleek duidelijk dat waterstress en indringer detectie verschillende signaalpaden door de planten activeren. In de planten die de calciumkanalen gebruikten, moest geen toename van het abscordinezuur van het plantenhormoon (ABA) worden bepaald na optogenetische stimulatie. De planten met anionkanalen daarentegen reageerden met een afweerreactie, die bijvoorbeeld werd uitgedrukt door verdorde bladeren.

Een ander opmerkelijk punt is de afgifte van reactieve zuurstofspecies (ROS), die door de wetenschappers kan worden gemeten. Deze reacties maken deel uit van de afweermechanismen die de planten tegen roofdieren activeren. De combinatie van deze bevindingen vormt een belangrijke stap in de verwerking van plantensignaal en opent de deur voor verder onderzoek.

Over het algemeen erkennen de auteurs van de studie dat deze ontdekkingen misschien slechts het begin zijn van een nieuw tijdperk in fabrieksonderzoek. De mogelijkheid om effectieve optogenetische hulpmiddelen te gebruiken om de complexe signaalpaden van de planten te analyseren, zal ongetwijfeld een impact hebben op tal van onderzoeksgebieden.