Летючі речовини зеленого листя є швидкою реакцією рослини на загрози. Star61/Wikimedia Commons, CC BY-SA

Ви коли-небудь замислювалися про цю різку зелену ноту, яка б’є у ваш ніс, коли ви косите газон або зрізаєте стебла квітів? Ті летючі речовини зеленого листя, або GLV: олії, які легко випаровуються, які рослини використовують для спілкування з іншими рослинами та захисту від травоїдних тварин або патогенів, таких як бактерії чи гриби.

Майже кожна зелена рослина може швидко синтезувати та вивільняти GLV під час нападу, як безпосередньо відлякуючи нападників, так і опосередковано приваблюючи хижаків травоїдних тварин, таких як комахи, і запускаючи інші захисні механізми рослини. Дослідники знають, що GLV відіграють важливу роль у захисті рослин, але як вони працюють, залишається незрозумілим.

Я дослідник біохім, а також завдяки співпраці між Ван Лаб та Лабораторія Stratmann з Університету Південної Кароліни ми з колегами вивчаємо, як клітини рослин розміщують леткі речовини зеленого листя. В нашому нещодавно опубліковані дослідження, ми визначили потенційні сигнальні шляхи, які GLV використовують для індукції захисних реакцій у клітинах томатів. Наша кінцева мета — знайти способи використання GLV для боротьби зі шкідниками сільського господарства для чистого землеробства.

Системи захисту рослин

Рослини використовують багато захисних систем, щоб захистити себе. The перша лінія оборони передбачає виявлення мікробних загарбників і наявність пошкоджень за допомогою молекулярні структури, пов’язані з пошкодженням, або DAMP, які є молекулами, що вивільняються пошкодженими або гинуть клітинами.

Коли клітина ідентифікує DAMP, вона запускає імунну відповідь і сприяє механізмам відновлення. Це також призводить до зміни концентрації іонів кальцію, додатково активуючи пов’язані з імунітетом гени та білки. DAMP також включити білки поширений у багатьох шляхах передачі сигналів про стрес, які активують інші захисні реакції. Рослини мають кілька засобів захисту.

Багато досліджень показали, що ефекти GLV є схожий на DAMPs. Тому ми з моєю командою хотіли довести, чи можуть GLV також діяти як DAMP.

Для цього ми вивчили, які білки вмикаються або вимикаються в клітинах томатів. Хімічно змінюючи структуру білка за допомогою процесу, який називається фосфорилювання вмикає або вимикає його. Фосфорилювання білка відіграє центральну роль у регулюванні великої кількості клітинних процесів і включає багато шляхів передачі сигналу. Вивчення фосфопротеомаабо всі протеїни, фосфорильовані в одній системі, клітин томатів можуть допомогти нам порівняти сигнальні шляхи GLV і DAMP.

Ми виявили, що багато білків, які беруть участь у сигнальних шляхах летючих речовин зеленого листя, брали участь у регулюванні стресу. Вони включали багато компонентів сигнальних шляхів DAMP, що підтверджує нашу гіпотезу про те, що GLV функціонують як DAMP в активації захисних реакцій.

Використання ГЛВ у сільському господарстві

Сільське господарство часто створює значний тиск на природні ресурси та навколишнє середовище. Наприклад, використання звичайних пестицидів може призвести до погіршення навколишнього середовища та стійкість до шкідників.

Біопестициди набувають популярності як менш токсична альтернатива. Це природні організми або сполуки, які пригнічують ріст і поширення шкідників. Наприклад, летючі органічні сполуки з рослин є типом біопестицидів, які, як було доведено, дозволяють зменшити використання синтетичних інсектицидів для боротьби зі шкідниками в харчовому зерні, що зберігається.

Таким чином, GLV також можуть бути ефективними біопестицидами у сільському господарстві. Одне дослідження показало, що GLV можуть залучати шкідників рослин Апіон мініатум жук, харчуватися інвазивний бур'ян, який важко контролювати, Rumex confertus. Крім того, польові дослідження диких рослин тютюну показали, що вивільнення GLV може залучити ворогів травоїдних тварин. Присутність цих травоїдних конкурентів може не тільки контролювати комах-шкідників, але й збільшення виробництва уражених рослин.

Завдяки подальшим дослідженням ми вважаємо, що GLV мають потенціал для природного контролю над шкідниками та підтримки сталого сільського господарства.

Сасімонтакан Танарсувонгкул, канд. кандидат біохім. наук, Університет Південної Кароліни

Ця стаття перевидана з Бесіда за ліцензією Creative Commons. Читати оригінал статті.