Maatalouskasvit kohtaavat usein ankarat ympäristöolosuhteet. Sen sijaan, että ne käyttäisivät energiaa kasvuun, tekijät, kuten sairaudet, äärimmäiset lämpötilat ja suolainen maaperä, pakottavat kasvit käyttämään sitä reagoimaan siitä aiheutuvaan stressiin. Tätä ilmiötä kutsutaan "kaupungiksi kasvuun reagoinnin ja stressin välillä".
Nagoyan yliopiston tutkijaryhmä on löytänyt aiemmin tuntemattoman tavan säädellä, käyttääkö kasvi resurssejaan kasvuun vai stressin selviytymiseen. Phys.org portaali. Tämä löytö voisi mahdollistaa stressivasteen hallinnan maatalousolosuhteissa ja lisätä niiden tuottoa. Tutkijat julkaisivat tulokset lehdessä tiede.
Professori Yoshikatsu Matsubayashin ja apulaisprofessori Mari Ohnishin johtama Nagoya University Graduate School of Life Sciences Japanissa tutkiva ryhmä tutki hormonien ja niiden reseptorien roolia kasvien stressireaktioissa.
He keskittyivät kolmeen reseptoriin, joille vastaavaa hormonia ei ollut vielä tunnistettu. Käyttämällä Arabidopsis thalianaa, pientä kukkivaa kasvia, he löysivät PSY-perheen, joka toimii hormonina, sitoutuen näihin reseptoreihin ja muuttaen stressireaktion kasvuun ja päinvastoin.
Normaalisti reseptorit ja hormonit toimivat lukkoina ja avaimina, jolloin hormoni (tässä tapauksessa peptidi PSY) toimii avaimena, jota tarvitaan biologisen prosessin käynnistämiseen. Tässä tutkimuksessa kasvisoluilla, jotka eivät tuottaneet PSY:tä, oli kuitenkin aktiivinen stressivaste. Siksi tämä viittaa siihen, että stressireaktion aktivoimisen sijaan PSY:n "avaimen" läsnäolo reseptorin "lukossa" pitää sen pois päältä.
Testaakseen stressivasteiden luonnetta tutkijat kasvattivat kasveja äärimmäisen stressaavissa olosuhteissa käyttämällä lämpöä, suolaa ja infektoivat niitä bakteereilla. Kasvit, jotka olivat joko puutteellisia PSY-reseptoreissa tai jotka saivat jatkuvasti PSY-hormonia, eivät reagoineet riittävästi stressiin, mikä johti eloonjäämisen vähenemiseen. Tutkijat päättelivät, että stressaantuneet kasvit lakkaavat tuottamasta PSY:tä, jonka puuttuminen aiheuttaa stressireaktioita.
Tämän ilmiön selittämiseksi tutkijat ehdottivat mekanismia, jolla vaurioituneet solut vähentävät PSY-hormonien pitoisuutta vaurioituneiden alueiden vieressä olevissa solukerroksissa. Tämä PSY:n puute laukaisee stressireaktion. Tärkeää on, että tämä saattaa selittää, miksi jopa vahingoittuneet kasvit voivat lähettää viestejä.
Sen sijaan, että vaurioitunut kasvisolu käyttäisi rajallisia resurssejaan uuden signaalin luomiseen, se voi sen sijaan pysäyttää PSY-hormonin vapautumisen aktivoiden stressivasteen. Tällainen mekanismi tekisi mahdolliseksi tasapainottaa jännityskestävyyttä siihen liittyvien energiakustannusten kanssa. Tämän seurauksena kasvit voivat kasvaa myös kaikkein stressaavimmissa ympäristöolosuhteissa hallitsemalla rajallisia resurssejaan.
Suurin osa Arabidopsiksen mekanismeista löytyy myös muista kasveista. Siksi nämä tulokset ovat sovellettavissa kaikkiin kulttuureihin.