Jordbruksgrödor möter ofta svåra miljöförhållanden. Istället för att använda energi för tillväxt tvingar faktorer som sjukdomar, extrema temperaturer och salt jord växter att använda den för att reagera på den stress som uppstår. Detta fenomen kallas "avvägningen mellan respons på tillväxt och stress."
Ett team av forskare från Nagoya University har upptäckt en tidigare okänd väg för att reglera om en växt använder sina resurser för tillväxt eller för att hantera stress. Phys.org-portalen. Denna upptäckt kan möjliggöra kontroll av stressresponsen under jordbruksförhållanden, vilket ökar deras avkastning. Forskarna publicerade sina resultat i tidskriften Vetenskap.
Forskargruppen, ledd av professor Yoshikatsu Matsubayashi och docent Mari Ohnishi från Nagoya University Graduate School of Life Sciences i Japan, studerade hormonernas och deras receptorers roll i växternas reaktioner på stress.
De fokuserade på tre receptorer för vilka motsvarande hormon ännu inte hade identifierats. Med hjälp av Arabidopsis thaliana, en liten blommande växt, upptäckte de PSY-familjen som fungerar som ett hormon, binder till dessa receptorer och ändrar stressresponsen till tillväxt och vice versa.
Normalt fungerar receptorer och hormoner som lås och nycklar, där hormonet (i detta fall peptiden PSY) fungerar som nyckeln som behövs för att starta den biologiska processen. Men i denna studie hade växtceller som inte producerade PSY ändå ett aktivt stresssvar. Därför tyder detta på att istället för att aktivera stressreaktionen, håller närvaron av en PSY-"nyckel" i receptor-"låset" den av.
För att testa karaktären av stressreaktioner odlade forskarna växter under extremt stressiga förhållanden med hjälp av värme, salt och infekterade dem med bakterier. Växter som antingen hade brist på PSY-receptorer eller som ständigt fick PSY-hormonet misslyckades med att svara på stress, vilket resulterade i minskad överlevnad. Forskarna drog slutsatsen att stressade växter slutar producera PSY, vars frånvaro orsakar stressreaktioner.
För att förklara detta fenomen föreslog forskarna en mekanism där skadade celler minskar koncentrationen av PSY-hormoner i cellskikt intill de skadade områdena. Denna brist på PSY utlöser stressreaktionen. Viktigt är att detta kan förklara varför även skadade växter kan skicka meddelanden.
Istället för att använda sina begränsade resurser för att skapa en ny signal kan den skadade växtcellen istället stoppa frisättningen av PSY-hormonet, vilket aktiverar stressreaktionen. En sådan mekanism skulle göra det möjligt att balansera spänningsbeständighet med tillhörande energikostnader. Som ett resultat, även under de mest stressiga miljöförhållandena, kan växter fortfarande växa genom att hantera sina begränsade resurser.
De flesta av de mekanismer som finns i Arabidopsis finns också i andra växter. Därför är dessa resultat tillämpliga på alla kulturer.