Istraživanje reakcija biljaka na stresne čimbenike okoliša ključno je za održivu poljoprivredu

Tim istraživača u Švedskoj stekao je nove uvide u molekularne mehanizme povezane s reakcijama biljaka na stresne čimbenike iz okoliša, poput dodirivanja, rezidbe ili infekcije.

Znanstvenici su istražili unutarnje funkcioniranje takvih reakcija i ponašanje biljke, otkrivši nove ključne genetske čimbenike koji bi mogli utjecati na prinose usjeva.

Identificirali smo potpuno novi signalni put koji kontrolira odgovor biljke na fizički kontakt i dodir. Sada se nastavlja potraga za novim putevima. – Essam Darwish, istraživač, Sveučilište Lund

Tim Sveučilišta Lund ponovio je da biljke reagiraju na mehaničke podražaje kako bi se bolje nosile sa specifičnim prijetnjama iz okoliša.

Studija objavljena u časopisu Science Advances objasnila je da "mehanička stimulacija pokreće brze promjene u ekspresiji gena i utječe na izgled biljke (tigmomorfogeneza) i cvatnju."

Vidi također: NASA-in znanstvenik za klimu osvojio je Svjetsku nagradu za hranu

Tigmomorfogeneza se generira ponovljenom stimulacijom i uključuje značajne modifikacije u morfologiji biljke, kao što su patuljastost, stabljikavost, izmijenjena mehanička svojstva stabljike, odgođeno cvjetanje, poboljšana čvrstoća ukorjenjivanja korijena i smanjena otvorenost stoma.

Takve promjene obično poboljšavaju sposobnost biljaka da se odupru jakim vjetrovima i poboljšavaju njihov odgovor na infekciju. Osim toga, te promjene mogu ojačati otpornost na hladnoću, slanost ili sušu.

Novo istraživanje i nekoliko drugih studija koje istražuju slične reakcije biljaka doprinose rastućem znanju o mehanizmima za koje znanstvenici vjeruju da bi mogli biti ključni za poboljšanje poljoprivrednih tehnika.

"Mehanostimulacija privlači pozornost kao potencijalna metoda za održive poljoprivredne prakse za poboljšanje sigurnosti hrane", napisali su istraživači.

"Međutim, odgovor biljaka na mehaničku stimulaciju vrlo je složen jer ovisi o intenzitetu mehaničkog opterećenja i učestalosti izlaganja", dodali su. "Razumijevanje molekularnog mehanizma mehanopercepcije i tigmomorfogeneze kod biljaka nužno je za primjenu ove metode u poljoprivredi velikih razmjera."

Prethodna istraživanja identificirala su molekularne mehanizme povezane s mehanopercepcijom biljaka. Druge studije zabilježile su važnu vezu između jasmonske kiseline i signalizacije dodira.

"Unatoč dugogodišnjim istraživanjima o tome kako se kontroliraju transkripcijski odgovori biljaka na mehaničku stimulaciju, identificirano je i dosljedno potvrđeno samo nekoliko regulatora", napisali su istraživači.

"U ovom smo radu koristili reverznu genetiku kako bismo dodatno okarakterizirali molekularne mehanizme koji leže u osnovi signalizacije dodira", dodali su.

Na primjer, Olivier Van Aken, biolog sa Sveučilišta Lund, rekao je za časopis ScienceAlert: "Iznijeli smo biljku Arabidopsis thaliana mekom četkom, nakon čega su se aktivirale tisuće gena i oslobodili hormoni stresa. Zatim smo koristili genetski skrining kako bismo pronašli gene odgovorne za taj proces."

Prema njegovom kolegi Essamu Darwishu, rezultati studije "rješavaju znanstvenu misteriju koja je 30 godina izbjegavala molekularne biologe diljem svijeta."

"Identificirali smo potpuno novi signalni put koji kontrolira odgovor biljke na fizički kontakt i dodir", dodao je. "Sada se nastavlja potraga za novim putevima."

Istraživači vjeruju da bi bolje razumijevanje tih mehanizama moglo donijeti nove mogućnosti za globalnu poljoprivredu, s obzirom na klimatske promjene i sukobe koji ugrožavaju sigurnost hrane u mnogim regijama.

"S obzirom na ekstremne vremenske uvjete i infekcije patogenima do kojih dovodi klimatske promjene, od najveće je važnosti pronaći nove ekološki odgovorne načine za poboljšanje produktivnosti usjeva i njihove otpornosti", zaključio je Van Aken.

• Science Advances
• Science Alert

---