Летучие вещества зеленых листьев — это быстрая реакция растения на угрозы. Star61/Викискладе, CC BY-SA

Вы когда-нибудь задумывались об этой резкой зеленой ноте, которая ударяет в нос, когда вы косите газон или срезаете стебли цветов? Это Летучие вещества зеленых листьев, или GLV: легко испаряющиеся масла, которые растения используют для общения с другими растениями и защиты от травоядных животных или патогенов, таких как бактерии или грибы.

Почти каждое зеленое растение может быстро синтезировать и высвобождать GLV при нападении они как напрямую отражают нападающих, так и косвенно привлекают хищников травоядных животных, таких как насекомые, и запускают другие защитные механизмы растения. Исследователи знают, что GLV играют важную роль в защите растений, но как они работают, остается неясным.

Я исследователь биохимиии благодаря сотрудничеству между Ван Лаб и Стратманн Лаборатория из Университета Южной Каролины, мои коллеги и я изучаем, как растительные клетки выделяют летучие вещества зеленых листьев. В нашем недавно опубликованные исследования, мы определили потенциальные сигнальные пути, которые GLV используют для индукции защитных реакций в клетках томата. Наша конечная цель — найти способы использования GLV для борьбы с сельскохозяйственными вредителями и обеспечения более чистого земледелия.

Защитные системы растений

Растения используют множество защитных систем, чтобы защитить себя. первая линия обороны предполагает обнаружение микробных захватчиков и наличие повреждений с помощью молекулярные паттерны, связанные с повреждением, или DAMP, которые представляют собой молекулы, выделяемые поврежденными или умирающими клетками.

Когда клетка идентифицирует DAMP, она запускает иммунный ответ и запускает механизмы восстановления. Это также приводит к изменения концентрации ионов кальция, что дополнительно активирует гены и белки, связанные с иммунитетом. DAMP также включите белки распространен во многих путях передачи сигналов о стрессе, которые активируют другие защитные реакции. Растения имеют несколько средств защиты.

Многие исследования показали, что эффекты GLV – это похож на DAMP. Поэтому я и моя команда хотели доказать, могут ли GLV действовать как DAMP.

Для этого мы изучили, какие белки включены или выключены в клетках томата. Химическое изменение структуры белка посредством процесса, называемого фосфорилирования включает или выключает его. Фосфорилирование белков играет центральную роль в регуляции множества клеточных процессов и включает в себя множество путей передачи сигналов. Изучение фосфопротеома, или все белки, фосфорилированные в одной системе клеток томата, могут помочь нам сравнить сигнальные пути GLV и DAMP.

Мы обнаружили, что многие белки, участвующие в летучих сигнальных путях зеленых листьев, участвуют в регуляции стресса. Они включали многие компоненты сигнальных путей DAMP, что подтверждает нашу гипотезу о том, что GLV действуют как DAMP при активации защитных реакций.

Использование GLV в сельском хозяйстве

Сельское хозяйство часто оказывает значительное давление на природные ресурсы и окружающую среду. Например, использование обычных пестицидов может привести к деградация окружающей среды и устойчивость к вредителям.

биопестициды становятся все более популярными как менее токсичная альтернатива. Это встречающиеся в природе организмы или соединения, подавляющие рост и распространение вредителей. Например, летучие органические соединения Из растений представляют собой тип биопестицидов, которые, как было доказано, позволяют сократить использование синтетических инсектицидов для борьбы с вредителями в хранящемся продовольственном зерне.

Следовательно, GLV также могут быть эффективными биопестицидами в сельском хозяйстве. Одно исследование показало, что GLV могут привлекать вредителей растений. Апион миниатюрный жук питаться агрессивный и трудно поддающийся контролю сорняк, Конференция Румекс. Кроме того, полевые исследования диких растений табака показали, что высвобождение GLV может привлечь врагов травоядных животных. Присутствие этих травоядных конкурентов может не только контролировать насекомых-вредителей, но и увеличить производство зараженных растений.

Мы считаем, что благодаря дальнейшим исследованиям GLV обладают потенциалом для естественной борьбы с вредителями и поддержки устойчивого сельского хозяйства.

Сасимонакан Танарсувонгкул, Кандидат наук. Кандидат биохимических наук, Университет Южной Каролины

Эта статья переиздана из Беседа под лицензией Creative Commons. Прочтите оригинал статьи.