Η μελέτη των αντιδράσεων των φυτών στους περιβαλλοντικούς παράγοντες πίεσης αποτελεί το κλειδί για τη βιώσιμη γεωργία
Νέα έρευνα σχετικά με τη μοριακή αντίδραση των φυτών στη μηχανική διέγερση ρίχνει νέο φως στην αντίδρασή τους στους περιβαλλοντικούς παράγοντες στρες και στην ανάπτυξή τους.
Μια ομάδα ερευνητών στη Σουηδία απέκτησε νέες γνώσεις σχετικά με τους μοριακούς μηχανισμούς που συνδέονται με τις αντιδράσεις των φυτών σε περιβαλλοντικούς παράγοντες στρες, όπως η επαφή, το κλάδεμα ή η μόλυνση.
Οι επιστήμονες διερεύνησαν τον εσωτερικό μηχανισμό αυτών των αντιδράσεων και τη συμπεριφορά του φυτού που προκύπτει, ανακαλύπτοντας νέους κρίσιμους γενετικούς παράγοντες που θα μπορούσαν να επηρεάσουν τις αποδόσεις των καλλιεργειών.
«Έχουμε εντοπίσει μια εντελώς νέα οδό σηματοδότησης που ελέγχει την αντίδραση ενός φυτού στη φυσική επαφή και την αφή. Τώρα η αναζήτηση για περισσότερες οδούς συνεχίζεται.
Η ομάδα του Πανεπιστημίου του Λουντ επανέλαβε ότι τα φυτά αντιδρούν σε μηχανικά ερεθίσματα για να αντιμετωπίσουν καλύτερα συγκεκριμένες περιβαλλοντικές απειλές.
Η μελέτη που δημοσιεύθηκε στο Science Advances εξήγησε ότι «η μηχανική διέγερση προκαλεί ταχείες αλλαγές στην έκφραση των γονιδίων και επηρεάζει την εμφάνιση του φυτού (θιγμομορφογένεση) και την ανθοφορία».
Δείτε επίσης: Κλιματολόγος της NASA κερδίζει το Παγκόσμιο Βραβείο ΤροφίμωνΗ θιγμομορφογένεση προκαλείται από επαναλαμβανόμενη διέγερση και περιλαμβάνει σημαντικές τροποποιήσεις στη μορφολογία του φυτού, όπως νανισμό, πυκνότητα, αλλοιωμένες μηχανικές ιδιότητες του στελέχους, καθυστερημένη άνθηση, βελτιωμένη αντοχή αγκύρωσης των ριζών και μειωμένο άνοιγμα των στομάτων.
Τέτοιες αλλαγές τείνουν να βελτιώνουν την ικανότητα των φυτών να αντιστέκονται σε ισχυρούς ανέμους και να βελτιώνουν την ανταπόκρισή τους σε μολύνσεις. Επιπλέον, αυτές οι αλλαγές ενδέχεται να ενισχύσουν την ανθεκτικότητα στο κρύο, την αλατότητα ή την ξηρασία.
Η νέα έρευνα και μερικές άλλες μελέτες που διερευνούν παρόμοιες αντιδράσεις των φυτών συμβάλλουν στην αυξανόμενη γνώση των μηχανισμών που, σύμφωνα με τους επιστήμονες, θα μπορούσαν να είναι κρίσιμοι για τη βελτίωση των γεωργικών τεχνικών.
«Η μηχανική διέγερση έχει κερδίσει την προσοχή ως πιθανή μέθοδος για βιώσιμες γεωργικές πρακτικές με σκοπό τη βελτίωση της επισιτιστικής ασφάλειας», έγραψαν οι ερευνητές.
«Ωστόσο, η αντίδραση των φυτών στη μηχανική διέγερση είναι πολύ περίπλοκη, καθώς εξαρτάται από την ένταση του μηχανικού φορτίου και τη συχνότητα της έκθεσης», πρόσθεσαν. «Η κατανόηση του μοριακού μηχανισμού της μηχανικής αντίληψης και της θιγμομορφογένεσης των φυτών είναι απαραίτητη για την εφαρμογή αυτής της μεθόδου στη γεωργία μεγάλης κλίμακας».
Προηγούμενη έρευνα εντόπισε μοριακούς μηχανισμούς που σχετίζονται με τη μηχανική αντίληψη των φυτών. Άλλες μελέτες σημείωσαν τη σημαντική σχέση μεταξύ του jasmonic acid και της σηματοδότησης μέσω της αφής.
«Παρά τα πολλά χρόνια έρευνας σχετικά με τον τρόπο ελέγχου των μεταγραφικών αντιδράσεων στα φυτά σε μηχανική διέγερση, έχουν εντοπιστεί και επικυρωθεί με συνέπεια μόνο λίγα ρυθμιστικά γονίδια», έγραψαν οι ερευνητές.
«Εδώ, χρησιμοποιήσαμε την αντίστροφη γενετική για να χαρακτηρίσουμε περαιτέρω τους μοριακούς μηχανισμούς που υποκρύπτονται στη σηματοδότηση της αφής», πρόσθεσαν.
Για παράδειγμα, ο Olivier Van Aken, βιολόγος στο Πανεπιστήμιο του Lund, δήλωσε στο περιοδικό ScienceAlert: «Εκθέσαμε το φυτό Thale cress σε απαλό βούρτσισμα, μετά το οποίο ενεργοποιήθηκαν χιλιάδες γονίδια και απελευθερώθηκαν ορμόνες στρες. Στη συνέχεια, χρησιμοποιήσαμε γενετικό έλεγχο για να εντοπίσουμε τα γονίδια που ήταν υπεύθυνα για αυτή τη διαδικασία».
Σύμφωνα με τον συνάδελφό του Essam Darwish, τα αποτελέσματα της μελέτης «επιλύουν ένα επιστημονικό μυστήριο που απασχολούσε τους μοριακούς βιολόγους σε όλο τον κόσμο για 30 χρόνια».
«Έχουμε εντοπίσει μια εντελώς νέα οδό σηματοδότησης που ελέγχει την αντίδραση ενός φυτού στη φυσική επαφή και το άγγιγμα», πρόσθεσε. «Τώρα η αναζήτηση για περισσότερες οδούς συνεχίζεται».
Οι ερευνητές πιστεύουν ότι η καλύτερη κατανόηση αυτών των μηχανισμών μπορεί να προσφέρει νέες ευκαιρίες για την παγκόσμια γεωργία, καθώς η κλιματική αλλαγή και οι συγκρούσεις απειλούν την επισιτιστική ασφάλεια σε πολλές περιοχές.
«Δεδομένων των ακραίων καιρικών συνθηκών και των μολύνσεων από παθογόνα που προκαλεί η κλιματική αλλαγή, είναι υψίστης σημασίας να βρεθούν νέοι οικολογικά υπεύθυνοι τρόποι για τη βελτίωση της παραγωγικότητας και της ανθεκτικότητας των καλλιεργειών», κατέληξε ο Van Aken.