فرارهای برگ سبز واکنش سریع گیاه به تهدیدات هستند. Star61/Wikimedia Commons, CC BY-SA

آیا تا به حال در مورد آن نت سبز و تیز که هنگام چمن زنی یا بریدن ساقه گل به بینی شما برخورد می کند فکر کرده اید؟ آنها هستند فرارهای برگ سبز یا GLVsروغن‌هایی که به راحتی تبخیر می‌شوند و گیاهان برای برقراری ارتباط با گیاهان دیگر و دفاع از خود در برابر گیاه‌خواران یا عوامل بیماری‌زا مانند باکتری‌ها یا قارچ‌ها استفاده می‌کنند.

تقریباً هر گیاه سبز می تواند به سرعت GLV ها را سنتز و آزاد می کند هنگامی که مورد حمله قرار می گیرد، هم مستقیماً مهاجمان را دفع می کند و هم به طور غیرمستقیم شکارچیان علفخواران مانند حشرات را جذب می کند و سایر مکانیسم های دفاعی گیاه را آماده می کند. محققان می‌دانند که GLV ها نقش مهمی در حفاظت از گیاهان دارند، اما نحوه عملکرد آنها هنوز مشخص نیست.

من محقق بیوشیمیو از طریق همکاری بین آزمایشگاه وانگ و آزمایشگاه استراتمن من و همکارانم در دانشگاه کارولینای جنوبی مطالعه می کنیم که سلول های گیاهی چگونه مواد فرار برگ سبز را پخش می کنند. در ما تحقیق اخیرا منتشر شده استما مسیرهای سیگنال دهی بالقوه را شناسایی کردیم که GLV ها برای القای پاسخ های دفاعی در سلول های گوجه فرنگی استفاده می کنند. هدف نهایی ما کشف راه‌هایی برای استفاده از GLV برای کنترل آفات کشاورزی برای کشاورزی تمیزتر است.

سیستم های دفاعی در گیاهان

گیاهان برای محافظت از خود از سیستم های دفاعی زیادی استفاده می کنند. این خط اول دفاع شامل شناسایی مهاجمان میکروبی و وجود آسیب با استفاده از الگوهای مولکولی مرتبط با آسیب یا DAMPsکه مولکول هایی هستند که توسط سلول های آسیب دیده یا در حال مرگ آزاد می شوند.

هنگامی که یک سلول یک DAMP را شناسایی می کند، یک پاسخ ایمنی ایجاد می کند و مکانیسم های ترمیم را ارتقا می دهد. همچنین منجر به تغییر در غلظت یون کلسیم، ژن ها و پروتئین های مرتبط با ایمنی را بیشتر فعال می کند. DAMP ها نیز پروتئین ها را روشن کنید در بسیاری از مسیرهای سیگنال دهی استرس که سایر پاسخ های دفاعی را فعال می کنند، رایج است. گیاهان چندین ابزار دفاعی دارند.

بسیاری از مطالعات نشان داده اند که اثرات GLV ها هستند مشابه DAMP ها. بنابراین، تیم من و من می‌خواستیم ثابت کنیم که آیا GLVها ممکن است به عنوان DAMP نیز عمل کنند.

برای انجام این کار، ما بررسی کردیم که کدام پروتئین ها در سلول های گوجه فرنگی روشن یا خاموش می شوند. تغییر شیمیایی ساختار پروتئین از طریق فرآیندی به نام فسفوریلاسیون آن را روشن یا خاموش می کند. فسفوریلاسیون پروتئین نقش اصلی را در تنظیم تعداد زیادی از فرآیندهای سلولی ایفا می کند و مسیرهای انتقال سیگنال زیادی را شامل می شود. مطالعه فسفو پروتئومیا تمام پروتئین هایی که در یک سیستم سلول های گوجه فرنگی فسفریله می شوند می توانند به ما در مقایسه مسیرهای سیگنال دهی GLV و DAMP کمک کنند.

ما دریافتیم که بسیاری از پروتئین های دخیل در مسیرهای سیگنال دهی فرار برگ سبز در تنظیم استرس نقش دارند. اینها شامل بسیاری از مولفه‌های مسیرهای سیگنالینگ DAMP هستند که از فرضیه ما حمایت می‌کنند که GLVها مانند DAMP در فعال کردن پاسخ‌های دفاعی عمل می‌کنند.

استفاده از GLV در کشاورزی

کشاورزی اغلب فشار قابل توجهی بر منابع طبیعی و محیط زیست وارد می کند. به عنوان مثال، استفاده از آفت کش های معمولی می تواند منجر به تخریب محیط زیست و مقاومت در برابر آفات.

سموم بیولوژیکی محبوبیت آنها به عنوان یک جایگزین کمتر سمی در حال افزایش است. اینها موجودات طبیعی یا ترکیباتی هستند که رشد و گسترش آفات را سرکوب می کنند. مثلا، ترکیبات آلی فرار از گیاهان نوعی آفت‌کش زیستی هستند که ثابت شده است استفاده از حشره‌کش‌های مصنوعی برای مدیریت آفات در دانه‌های غذایی ذخیره‌شده را کاهش می‌دهد.

بنابراین، GLV ها همچنین ممکن است آفت کش های زیستی موثر در کشاورزی باشند. یک مطالعه نشان داده است که GLV ها می توانند یک آفت گیاهی را جذب کنند آپیون مینیاتوم سوسک ، برای تغذیه یک علف هرز مهاجم و کنترل آن دشوار است، رومکس کنفرتوس. علاوه بر این، مطالعات میدانی روی گیاهان تنباکوی وحشی نشان داد که آزادسازی GLVs می‌تواند دشمنان علف‌خواران را جذب کند. حضور این رقبای گیاهخوار نه تنها می تواند آفات حشرات را نیز کنترل کند افزایش تولید گیاهان آلوده.

با تحقیقات بیشتر، ما معتقدیم که GLV ها پتانسیل کنترل طبیعی آفات و حمایت از کشاورزی پایدار را دارند.

Sasimonthakan Tanarsuwongkul, Ph.D. کاندیدای بیوشیمی، دانشگاه کارولینای جنوبی

این مقاله از مجله منتشر شده است گفتگو تحت مجوز Creative Commons دفعات بازدید: مقاله.