Cercetătorii identifică mecanismul molecular prin care plantele simt atingerea
Plantele nu pot fugi atunci când vântul se intensifică, ploaia lovește sau un erbivor începe să le mănunce frunzele. În schimb, trebuie să-și simtă mediul și să se adapteze. O echipă de cercetători a descoperit o parte importantă a puzzle-ului privind ceea ce se întâmplă în interiorul plantelor atunci când sunt expuse la atingere, rănire sau alți stimuli fizici.
Prin supunerea plantei Arabidopsis thaliana — o buruiană mică cu flori, înrudită cu muștarul și varza — la diferite forme de stimulare mecanică, echipa de cercetare a arătat că un lanț de trei proteine specifice devine activat. Aceste proteine, cunoscute sub numele de MAP kinaze, sunt activate în decurs de un minut și apoi trimit semnale care afectează activitatea a sute de gene și contribuie la modificări în creșterea plantei.
„Știm de mai bine de 25 de ani că stimularea mecanică activează MAP kinazele, dar o piesă crucială a puzzle-ului lipsea: ce declanșează semnalul și cum este acesta legat de dezvoltarea ulterioară a plantei. Am identificat acum acea cale de semnalizare”, spune Olivier Van Aken, cercetător în biologie la Universitatea Lund.
Cercetarea a fost publicată în revista Nature Communications.
Calea de semnalizare identificată
Cercetătorii au combinat analize genetice, moleculare și la scară largă ale activității genelor și proteinelor pentru a urmări ce se întâmplă în interiorul plantei după stimularea mecanică. Studiul arată că grupurile de proteine MAPKKK3/4/5, MKK4/5 și MPK3/6 formează o cale centrală de semnalizare. Activată rapid după stimularea mecanică, calea funcționează ca o cascadă bazată pe proteine, controlând o mare parte din răspunsul timpuriu al plantei la atingere.
Studiul mai arată că calea de semnalizare influențează modul în care plantele cresc atunci când sunt expuse la stres mecanic repetat. Acest fenomen, cunoscut sub numele de tigmomorfogeneză, înseamnă că expunerea recurentă la vânt sau atacurile erbivorelor și insectelor pot altera creșterea, forma și apărarea plantei.
„Este remarcabil că un semnal inițiat într-un minut poate avea efecte atât de extinse”, spune Huy Cuong Tran, cercetător în biologie la Universitatea Lund și primul autor al studiului.
Descoperirile oferă o nouă perspectivă asupra modului în care plantele percep și se adaptează la mediul lor fizic. Pe termen lung, cercetarea ar putea contribui la o mai bună înțelegere a modului în care plantele fac față stresului mecanic și modului în care condițiile de mediu influențează creșterea și rezistența. Cu toate acestea, rămâne o cercetare fundamentală. Sunt necesare studii suplimentare înainte ca descoperirile să poată fi aplicate în agricultură.
Cercetări în curs au arătat totuși rezultate promițătoare, de exemplu că rularea controlată a culturilor de cereale le poate proteja împotriva culcării și secetei.
„Plantele pot părea imobile și pasive, dar monitorizează constant ceea ce se întâmplă în jurul lor. Prin înțelegerea mecanismelor moleculare din spatele acestor semnale, putem înțelege mai bine cum se adaptează plantele la mediul lor și cum fac față condițiilor în schimbare, cum ar fi schimbările climatice”, concluzionează Viktor Johansson, doctorand la Universitatea Lund.
