Μελέτη των αντιδράσεων των φυτών σε περιβαλλοντικούς στρεσογόνους παράγοντες κλειδί για την αειφόρο γεωργία

Μια ομάδα ερευνητών στη Σουηδία απέκτησε νέες γνώσεις για τους μοριακούς μηχανισμούς που σχετίζονται με τις αντιδράσεις των φυτών σε περιβαλλοντικούς στρεσογόνους παράγοντες, όπως το άγγιγμα, κλάδεμα ή μόλυνση.

Οι επιστήμονες διερεύνησαν την εσωτερική λειτουργία τέτοιων αντιδράσεων και την προκύπτουσα συμπεριφορά του φυτού, ανακαλύπτοντας νέους κρίσιμους γενετικούς παράγοντες που θα μπορούσαν να επηρεάσουν τις αποδόσεις των καλλιεργειών.

Η ομάδα του Πανεπιστημίου Lund επανέλαβε ότι τα φυτά αντιδρούν σε μηχανικά ερεθίσματα για να αντιμετωπίσουν καλύτερα συγκεκριμένες περιβαλλοντικές απειλές.

Η μελέτη που δημοσιεύτηκε στο Science Advances εξήγησε ότι ​"Η μηχανική διέγερση πυροδοτεί γρήγορες αλλαγές γονιδιακής έκφρασης και επηρεάζει την εμφάνιση των φυτών (θηγμαμορφογένεση) και την ανθοφορία».

Η θιγμομορφογένεση δημιουργείται με επαναλαμβανόμενη διέγερση και περιλαμβάνει σημαντικές τροποποιήσεις στη μορφολογία του φυτού, όπως νανισμό, τραχύτητα, αλλοιωμένες μηχανικές ιδιότητες του στελέχους, καθυστερημένη ανθοφορία, βελτιωμένη δύναμη αγκύρωσης των ριζών και μειωμένο άνοιγμα στομάχου.

Τέτοιες αλλαγές τείνουν να βελτιώνουν την ικανότητα των φυτών να αντιστέκονται στους ισχυρούς ανέμους και να βελτιώνουν την απόκρισή τους στη μόλυνση. Επιπλέον, αυτές οι αλλαγές μπορεί να ενισχύσουν την ανθεκτικότητα στο κρύο, την αλατότητα ή την ξηρασία.

Η νέα έρευνα και μερικές άλλες μελέτες που διερευνούν παρόμοιες αντιδράσεις φυτών συμβάλλουν στην αυξανόμενη γνώση των μηχανισμών που οι επιστήμονες πιστεύουν ότι θα μπορούσαν να είναι ζωτικής σημασίας για τη βελτίωση των τεχνικών καλλιέργειας.

"Η μηχανοδιέγερση έχει κερδίσει την προσοχή ως πιθανή μέθοδος για βιώσιμες γεωργικές πρακτικές για τη βελτίωση της επισιτιστικής ασφάλειας», έγραψαν οι ερευνητές.

"Ωστόσο, η απόκριση του φυτού στη μηχανική διέγερση είναι πολύ περίπλοκη, καθώς εξαρτάται από την ένταση του μηχανικού φορτίου και τη συχνότητα των εκθέσεων», προσθέτουν. ​"Η κατανόηση του μοριακού μηχανισμού της μηχανοαντίληψης των φυτών και της θιγμομορφογένεσης είναι επιτακτική ανάγκη για την εφαρμογή αυτής της μεθόδου για μεγάλης κλίμακας γεωργία».

Προηγούμενη έρευνα εντόπισε μοριακούς μηχανισμούς που σχετίζονται με τη μηχανοαντίληψη των φυτών. Άλλες μελέτες σημείωσαν τη σημαντική σχέση μεταξύ του ιασμονικού οξέος και της σηματοδότησης αφής.

"Παρά την πολυετή έρευνα για το πώς ελέγχονται οι μεταγραφικές αποκρίσεις στη μηχανική διέγερση στα φυτά, μόνο λίγοι ρυθμιστές έχουν εντοπιστεί και επικυρωθεί με συνέπεια», έγραψαν οι ερευνητές.

"Εδώ, χρησιμοποιήσαμε αντίστροφη γενετική για να χαρακτηρίσουμε περαιτέρω τους μοριακούς μηχανισμούς που κρύβονται πίσω από τη σηματοδότηση αφής», πρόσθεσαν.

Για παράδειγμα, ο Olivier Van Aken, βιολόγος στο Πανεπιστήμιο Lund, είπε στο περιοδικό ScienceAlert: ​"Εκθέσαμε το φυτό κάρδαμο thale σε απαλό βούρτσισμα, μετά από το οποίο ενεργοποιήθηκαν χιλιάδες γονίδια και απελευθερώθηκαν ορμόνες του στρες. Στη συνέχεια χρησιμοποιήσαμε γενετικό έλεγχο για να βρούμε τα γονίδια που ήταν υπεύθυνα για αυτή τη διαδικασία».

Σύμφωνα με τον συνάδελφό του Essam Darwish, τα αποτελέσματα της μελέτης ​"Λύστε ένα επιστημονικό μυστήριο που διέφευγε τους μοριακούς βιολόγους του κόσμου εδώ και 30 χρόνια».

"Έχουμε εντοπίσει ένα εντελώς νέο μονοπάτι σηματοδότησης που ελέγχει την απόκριση ενός φυτού στη φυσική επαφή και την αφή», πρόσθεσε. ​"Τώρα η αναζήτηση για περισσότερα μονοπάτια συνεχίζεται».

Οι ερευνητές πιστεύουν ότι η καλύτερη κατανόηση αυτών των μηχανισμών θα μπορούσε να φέρει νέες ευκαιρίες για την παγκόσμια γεωργία, με κλιματική αλλαγή και συγκρούσεις που απειλούν την επισιτιστική ασφάλεια σε πολλές περιοχές.

"Δεδομένης της ακραίος καιρός συνθήκες και παθογόνες λοιμώξεις στις οποίες οδηγεί η κλιματική αλλαγή, είναι υψίστης σημασίας να βρεθούν νέοι οικολογικά υπεύθυνοι τρόποι για τη βελτίωση της παραγωγικότητας και της αντοχής των καλλιεργειών», κατέληξε ο Van Aken.

• Προκαταβολές Επιστήμη
• Επιστημονική ειδοποίηση