Uprawy rolne często borykają się z trudnymi warunkami środowiskowymi. Zamiast zużywać energię na wzrost, czynniki takie jak choroby, ekstremalne temperatury i słone gleby zmuszają rośliny do wykorzystywania jej do reagowania na wynikający z tego stres. Zjawisko to nazywa się „kompromisem między reakcją na wzrost a stresem”.
Zespół naukowców z Uniwersytetu Nagoya odkrył wcześniej nieznaną ścieżkę regulującą, czy roślina wykorzystuje swoje zasoby do wzrostu lub radzenia sobie ze stresem. Portal Phys.org. Odkrycie to może pozwolić na kontrolowanie reakcji na stres w warunkach rolniczych, zwiększając ich plon. Naukowcy opublikowali swoje wyniki w czasopiśmie nauka.
Zespół badawczy kierowany przez profesora Yoshikatsu Matsubayashi i profesor Mari Ohnishi z Podyplomowej Szkoły Nauk Przyrodniczych Uniwersytetu Nagoya w Japonii zbadał rolę hormonów i ich receptorów w reakcjach roślin na stres.
Skupili się na trzech receptorach, dla których odpowiedni hormon nie został jeszcze zidentyfikowany. Używając Arabidopsis thaliana, małej rośliny kwitnącej, odkryli rodzinę PSY, która działa jak hormon, wiążąc się z tymi receptorami i zmieniając reakcję na stres na wzrost i odwrotnie.
Zwykle receptory i hormony działają jak zamki i klucze, przy czym hormon (w tym przypadku peptyd PSY) działa jako klucz potrzebny do rozpoczęcia procesu biologicznego. Jednak w tym badaniu komórki roślinne, które nie wytwarzały PSY, mimo wszystko wykazywały aktywną reakcję na stres. Dlatego sugeruje to, że zamiast aktywować reakcję na stres, obecność „klucza” PSY w „bloku” receptora powstrzymuje go.
Aby przetestować charakter reakcji na stres, naukowcy hodowali rośliny w ekstremalnie stresujących warunkach, wykorzystując ciepło, sól i zakażając je bakteriami. Rośliny, które albo miały niedobór receptorów PSY, albo stale otrzymywały hormon PSY, nie reagowały odpowiednio na stres, co powodowało zmniejszenie przeżywalności. Naukowcy doszli do wniosku, że zestresowane rośliny przestają wytwarzać PSY, której brak powoduje reakcje stresowe.
Aby wyjaśnić to zjawisko, naukowcy zaproponowali mechanizm, dzięki któremu uszkodzone komórki zmniejszają stężenie hormonów PSY w warstwach komórek przylegających do uszkodzonych obszarów. Ten brak PSY wyzwala reakcję na stres. Co ważne, może to wyjaśniać, dlaczego nawet uszkodzone rośliny mogą wysyłać wiadomości.
Zamiast wykorzystywać swoje ograniczone zasoby do tworzenia nowego sygnału, uszkodzona komórka roślinna może zamiast tego zatrzymać uwalnianie hormonu PSY, aktywując reakcję na stres. Taki mechanizm umożliwiłby zbilansowanie odporności na stres z powiązanymi kosztami energii. W rezultacie, nawet w najbardziej stresujących warunkach środowiskowych, rośliny mogą nadal rosnąć, zarządzając swoimi ograniczonymi zasobami.
Większość mechanizmów występujących w Arabidopsis znajduje się również w innych roślinach. Dlatego wyniki te mają zastosowanie do wszystkich kultur.