Landbruksvekster møter ofte tøffe miljøforhold. I stedet for å bruke energi til vekst, tvinger faktorer som sykdom, ekstreme temperaturer og salt jordsmonn plantene til å bruke den til å reagere på det resulterende stresset. Dette fenomenet kalles "avveiningen mellom respons på vekst og stress."
Et team av forskere fra Nagoya University har oppdaget en tidligere ukjent vei for å regulere om en plante bruker ressursene sine til vekst eller til å takle stress. Phys.org-portalen. Denne oppdagelsen kan tillate kontroll av stressresponsen under landbruksforhold, og øke utbyttet. Forskerne publiserte resultatene sine i tidsskriftet Vitenskap.
Forskerteamet, ledet av professor Yoshikatsu Matsubayashi og førsteamanuensis Mari Ohnishi fra Nagoya University Graduate School of Life Sciences i Japan, studerte rollen til hormoner og deres reseptorer i plantenes reaksjoner på stress.
De fokuserte på tre reseptorer som det tilsvarende hormonet ennå ikke var identifisert for. Ved å bruke Arabidopsis thaliana, en liten blomstrende plante, oppdaget de PSY-familien som fungerer som et hormon, binder seg til disse reseptorene og endrer stressresponsen til vekst og vice versa.
Normalt fungerer reseptorer og hormoner som låser og nøkler, hvor hormonet (i dette tilfellet peptidet PSY) fungerer som nøkkelen som trengs for å starte den biologiske prosessen. Imidlertid hadde planteceller som ikke produserte PSY i denne studien en aktiv stressrespons. Derfor tyder dette på at i stedet for å aktivere stressresponsen, holder tilstedeværelsen av en PSY-"nøkkel" i reseptor-"låsen" den av.
For å teste naturen til stressresponser dyrket forskerne planter under ekstremt stressende forhold ved å bruke varme, salt og infiserte dem med bakterier. Planter som enten hadde mangel på PSY-reseptorer eller som stadig fikk PSY-hormonet klarte ikke å reagere tilstrekkelig på stress, noe som resulterte i redusert overlevelse. Forskerne konkluderte med at stressede planter slutter å produsere PSY, fraværet av dette forårsaker stressresponser.
For å forklare dette fenomenet foreslo forskerne en mekanisme der skadede celler reduserer konsentrasjonen av PSY-hormoner i cellelagene ved siden av de skadede områdene. Denne mangelen på PSY utløser stressresponsen. Viktigere, dette kan forklare hvorfor selv skadede planter kan sende meldinger.
I stedet for å bruke sine begrensede ressurser til å skape et nytt signal, kan den skadede plantecellen i stedet stoppe frigjøringen av PSY-hormonet, og aktivere stressresponsen. En slik mekanisme vil gjøre det mulig å balansere spenningsmotstand med tilhørende energikostnader. Som et resultat, selv under de mest stressende miljøforholdene, kan planter fortsatt vokse ved å forvalte sine begrensede ressurser.
De fleste mekanismene som finnes i Arabidopsis finnes også i andre planter. Derfor er disse resultatene gjeldende for alle kulturer.