Cercetarea plantelor Gândire nou: mecanisme de apărare controlate de lumină decriptate
Cercetarea plantelor Gândire nou: mecanisme de apărare controlate de lumină decriptate
În lumea fascinantă a cercetării plantelor, oamenii de știință au făcut progrese semnificative. Spre deosebire de multe alte lucruri vii, plantele nu sunt capabile să se mute într -o altă locație în caz de amenințări din partea prădătorilor sau a condițiilor de mediu nefavorabile. Aceasta înseamnă că au trebuit să dezvolte strategii inovatoare pentru a supraviețui. Constatări despre modul în care plantele reacționează la amenințări au fost publicate recent de o echipă de la Universitatea Julius Maximilians din Würzburg (JMU) și ar putea revoluționa elementele de bază ale cunoștințelor noastre despre procesele de semnal de legume.
Rolul central al calciului
Un factor cheie în reacția plantelor la stres este calciul secundar de mesagerie. Modificările la nivelul de calciu în celulă activează diverse mecanisme de apărare. Cu toate acestea, s -a constatat, de asemenea, că modificările potențialului membranei, adică suprafețele încărcate electric ale celulelor, joacă un rol important.
Controlul inovator al iluminatului și rodopsina
Pentru studiul lor, cercetătorii au lucrat cu plante de tutun care sunt echipate cu canale ionice speciale care pot fi activate de lumină. Această metodă optogenetică, care a revoluționat deja neuroștiințele, a fost transferată cercetării plantelor. Channelrhodopsine, care provin din alge, sunt esențiale pentru această tehnologie și permit manipulările vizate ale proceselor celulare prin raze ușoare.
Progresul semnificativ în utilizarea rodopsinelor de canal a fost rezultatul deceniilor de cercetare. În urmă cu peste 20 de ani, Peter Hegemann, Georg Nagel și Ernst Bamberg au pus bazele pentru optogenetică. În studiul curent, cercetătorii au putut arăta că activarea canalelor de calciu în plantele de tutun joacă un rol decisiv în reacțiile lor de stres.
depășirea provocărilor tehnice
Cu toate acestea, în activitatea lor, cercetătorii au fost nevoiți să depășească unele provocări tehnice. La început a fost important să se combine expresia canalrhodopsinei cu producția de retină. Retina, care este obținută în principal din beta-caroten la om, este necesară pentru absorbția ușoară. Echipele de cercetare JMU au reușit să combine cu succes acest proces în 2021, astfel încât să poată crește plante de tutun cu un conținut ridicat de retină.Un alt detaliu important a fost sursa de lumină folosită. Pentru a evita activările nedorite ale rodopsinei, plantele trebuiau să fie păstrate în camere de creștere speciale cu lumină LED roșie. În aceste condiții, plantele au arătat o dezvoltare sănătoasă și au permis experimentele precise care au fost necesare pentru a testa rolul calciului în răspunsul la stres al plantelor.
Cunoașterea mecanismelor de apărare pe bază de plante
Cercetările au arătat clar că stresul apei și detectarea intrusului activează diferite căi de semnal de către plante. În plantele care au utilizat canalele de calciu, nu a fost determinată nicio creștere a acidului abordnic al hormonului vegetal (ABA) după stimularea optogenetică. În schimb, plantele cu canale de anion au reacționat cu o reacție de apărare, care a fost exprimată, de exemplu, de frunzele ofilite.
Un alt punct remarcabil este eliberarea de specii reactive de oxigen (ROS), care ar putea fi măsurată de oamenii de știință. Aceste reacții fac parte din mecanismele de apărare care activează plantele împotriva prădătorilor. Combinația acestor constatări reprezintă un pas important în procesarea semnalului plantelor și deschide ușa pentru cercetări ulterioare.
În general, autorii studiului recunosc că aceste descoperiri pot fi doar începutul unei noi ere în cercetarea plantelor. Posibilitatea de a utiliza instrumente optogenetice eficiente pentru a analiza căile de semnal complexe ale plantelor va avea, fără îndoială, un impact asupra numeroaselor domenii de cercetare.
Kommentare (0)