נדיפים עלים ירוקים הם התגובה המהירה של הצמח לאיומים. Star61/Wikimedia Commons, CC BY-SA

האם אי פעם תהיתם על הפתק החד והירוק הזה שפוגע באף שלכם כשאתם מכסחים את הדשא או חותכים גבעולים? אלה הם נדיפים עלים ירוקים, או GLVs: שמנים מתאדים בקלות שצמחים משתמשים בהם כדי לתקשר עם צמחים אחרים ולהגן על עצמם מפני אוכלי עשב או פתוגנים כמו חיידקים או פטריות.

כמעט כל צמח ירוק יכול במהירות לסנתז ולשחרר GLVs כאשר מותקפים, הן מרחיקות ישירות את התוקפים והן מושכת בעקיפין טורפים של אוכלי עשב כמו חרקים ומתן מנגנוני הגנה אחרים של הצמח. חוקרים יודעים ש-GLVs ממלאים תפקיד חשוב בהגנה על צמחים, אך כיצד הם פועלים עדיין לא ברור.

אני חוקר ביוכימיה, ובאמצעות שיתוף פעולה בין ה מעבדת וואנג ו מעבדת סטרטמן מאוניברסיטת דרום קרוליינה, עמיתיי ואני חוקרים כיצד תאי צמחים פורסים חומרים נדיפים עלים ירוקים. בשלנו לאחרונה פורסם מחקרזיהינו את מסלולי האיתות הפוטנציאליים ש-GLVs משתמשים בהם כדי לגרום לתגובות הגנה בתאי עגבנייה. המטרה הסופית שלנו היא למצוא דרכים להשתמש ב-GLVs כדי לשלוט במזיקים חקלאיים לחקלאות נקייה יותר.

מערכות הגנה בצמחים

מפעלים מעסיקים מערכות הגנה רבות כדי להגן על עצמם. ה קו הגנה ראשון כולל זיהוי פולשים מיקרוביאליים ונוכחות נזק באמצעות דפוסים מולקולריים הקשורים לנזק, או DAMPs, שהן מולקולות המשתחררות על ידי תאים פגומים או גוססים.

כאשר תא מזהה DAMP, הוא מפעיל תגובה חיסונית ומקדם מנגנוני תיקון. זה גם מוביל ל שינויים בריכוז יוני הסידן, הפעלה נוספת של גנים וחלבונים הקשורים למערכת החיסון. גם DAMPs להפעיל חלבונים נפוץ במסלולי איתות רבים של מתח המפעילים תגובות הגנה אחרות. לצמחים יש מספר אמצעי הגנה.

מחקרים רבים הראו כי השפעות של GLVs הם דומה DAMPs. לכן, הצוות שלי ואני רצינו להוכיח אם GLVs עשויים לפעול גם כ-DAMPs.

לשם כך, למדנו אילו חלבונים מופעלים או מכבים בתאי עגבנייה. שינוי כימי של מבנה חלבון באמצעות תהליך הנקרא זרחון מפעיל או מכבה אותו. זרחון חלבון ממלא תפקיד מרכזי בוויסות מספר רב של תהליכים תאיים וכולל נתיבי העברת אותות רבים. לימוד הפוספופרוטום, או כל החלבונים שמזרחנים במערכת אחת, של תאי עגבניות יכולים לעזור לנו להשוות את מסלולי האיתות של GLVs ו-DAMPs.

מצאנו שרבים מהחלבונים המעורבים במסלולי איתות נדיפים עלים ירוקים היו מעורבים בוויסות הלחץ. אלה כללו רכיבים רבים של מסלולי איתות DAMP, התומכים בהשערה שלנו ש-GLVs מתפקדים כמו DAMPs בהפעלת תגובות הגנה.

שימוש ב-GLVs בחקלאות

החקלאות מפעילה לעתים קרובות לחץ משמעותי על משאבי הטבע והסביבה. לדוגמה, שימוש בחומרי הדברה קונבנציונליים יכול להוביל השפלה סביבתית ועמידות בפני מזיקים.

חומרי הדברה ביו עולים בפופולריות כחלופה פחות רעילה. אלו הם אורגניזמים או תרכובות המופיעות באופן טבעי המדכאים את הצמיחה והתפשטות של מזיקים. לדוגמה, תרכובות אורגניות נדיפות מצמחים הם סוג של חומרי הדברה ביולוגיים שהוכחו כמאפשרים שימוש מופחת בקוטלי חרקים סינתטיים לניהול מזיקים בדגני מזון מאוחסנים.

לכן, GLVs עשויים להיות גם חומרי הדברה ביולוגיים יעילים בחקלאות. מחקר אחד הראה כי GLVs יכולים למשוך מזיק צמחי, ה אפיון מיניאטום חיפושית, להאכיל גראס פולשני וקשה לשלוט בו, Rumex confertus. בנוסף, מחקרי שדה על צמחי טבק בר מצאו ששחרור GLVs יכול למשוך אויבים של אוכלי עשב. נוכחותם של מתחרים אוכלי עשב אלה יכולה לא רק לשלוט במזיקי חרקים אלא גם להגביר את הייצור של צמחים נגועים.

עם מחקר נוסף, אנו מאמינים כי ל-GLV יש פוטנציאל לשלוט באופן טבעי במזיקים ולתמוך בחקלאות בת קיימא.

Sasimonthakan Tanarsuwongkul, דוקטורט. מועמד לביוכימיה, אוניברסיטת דרום קרוליינה

מאמר זה פורסם מחדש מתוך שיחה תחת רישיון Creative Commons. קרא את ה מאמר מקורי.