Flyktiga gröna blad är en växts snabba reaktion på hot. Star61/Wikimedia Commons, CC BY-SA

Har du någonsin undrat över den där skarpa, gröna tonen som träffar din näsa när du klipper gräsmattan eller klipper blomstammar? De är gröna blad flyktiga eller GLVs: lätt förångade oljor som växter använder för att kommunicera med andra växter och försvara sig mot växtätare eller patogener som bakterier eller svampar.

Nästan varje grön växt kan snabbt syntetisera och släppa GLV när de attackeras, både direkt avvärja angripare och indirekt attrahera predatorer av växtätare som insekter och förbereda växtens andra försvarsmekanismer. Forskare vet att GLV spelar en viktig roll för att skydda växter, men hur de fungerar är fortfarande oklart.

Jag är en biokemiforskare, och genom ett samarbete mellan Wang Lab och Stratmann Lab från University of South Carolina, mina kollegor och jag studerar hur växtceller distribuerar flyktiga gröna blad. I vår nyligen publicerad forskning, identifierade vi de potentiella signalvägarna som GLV använder för att inducera försvarssvar i tomatceller. Vårt slutliga mål är att ta reda på sätt att använda GLV för att bekämpa skadedjur i jordbruket för renare jordbruk.

Försvarssystem i växter

Växter använder många försvarssystem för att skydda sig själva. De första försvarslinjen innebär att upptäcka mikrobiella inkräktare och förekomsten av skador med hjälp av skada-associerade molekylära mönster, eller DAMPs, som är molekyler som frigörs av skadade eller döende celler.

När en cell identifierar en DAMP utlöser den ett immunsvar och främjar reparationsmekanismer. Det leder också till förändringar i kalciumjonkoncentrationen, ytterligare aktivera immunrelaterade gener och proteiner. DAMPs också slå på proteiner vanligt i många stresssignaleringsvägar som aktiverar andra försvarssvar. Växter har flera försvarsmedel.

Många studier har visat att effekterna av GLV är liknar DAMPS. Därför ville mitt team och jag bevisa om GLVs också kan fungera som DAMPs.

För att göra detta studerade vi vilka proteiner som slås på eller av i tomatceller. Kemiskt förändra ett proteins struktur genom en process som kallas fosforylering slår på eller av den. Proteinfosforylering spelar en central roll för att reglera ett stort antal cellulära processer och involverar många signalöverföringsvägar. Studerar fosfoproteomet, eller alla proteiner som är fosforylerade i ett system, av tomatceller kan hjälpa oss att jämföra signalvägarna för GLV och DAMP.

Vi fann att många av proteinerna som är involverade i flyktiga signalvägar för gröna blad var involverade i att reglera stress. Dessa inkluderade många komponenter i DAMP-signalvägar, vilket stöder vår hypotes att GLV fungerar som DAMPs för att aktivera försvarssvar.

Använder GLV i jordbruket

Jordbruket sätter ofta stor press på naturresurser och miljö. Till exempel kan användningen av konventionella bekämpningsmedel leda till miljöförstöring och resistens mot skadedjur.

biopesticides ökar i popularitet som ett mindre giftigt alternativ. Dessa är naturligt förekommande organismer eller föreningar som hämmar tillväxten och spridningen av skadedjur. Till exempel, labila organiska blandningar från växter är en typ av biobekämpningsmedel som har visat sig möjliggöra minskad användning av syntetiska insekticider för att hantera skadedjur i lagrade matsäd.

Därför kan GLV också vara effektiva biobekämpningsmedel i jordbruket. En studie har visat att GLV kan attrahera en växtskadegörare, den Apion miniatum skalbagge, att livnära sig på ett invasivt och svårbekämpat ogräs, Rumex confertus. Dessutom fann fältstudier på vilda tobaksväxter att frisättning av GLV kan locka till sig fiender till växtätare. Närvaron av dessa växtätare konkurrenter kan inte bara kontrollera skadeinsekter utan också öka produktionen av angripna växter.

Med ytterligare forskning tror vi att GLV har potential att naturligt kontrollera skadedjur och stödja ett hållbart jordbruk.

Sasimonthakan Tanarsuwongkul, Ph.D. Kandidat inom biokemi, University of South Carolina

Denna artikel publiceras från Avlyssningen under en Creative Commons licens. Läs ursprungliga artikeln.