Landbouwgewassen hebben vaak te maken met barre milieuomstandigheden. In plaats van energie te gebruiken voor groei, dwingen factoren zoals ziekte, extreme temperaturen en zoute bodems planten om het te gebruiken om te reageren op de resulterende stress. Dit fenomeen wordt 'de afweging tussen de reactie op groei en stress' genoemd.
Een team van onderzoekers van de Universiteit van Nagoya heeft een voorheen onbekende route ontdekt om te reguleren of een plant zijn hulpbronnen gebruikt voor groei of om met stress om te gaan. Phys.org-portal. Deze ontdekking zou het mogelijk maken om de stressrespons in landbouwomstandigheden te beheersen, waardoor hun opbrengst toeneemt. De wetenschappers publiceerden hun resultaten in het tijdschrift Wetenschap.
Het onderzoeksteam, geleid door professor Yoshikatsu Matsubayashi en universitair hoofddocent Mari Ohnishi van de Nagoya University Graduate School of Life Sciences in Japan, bestudeerde de rol van hormonen en hun receptoren in de reacties van planten op stress.
Ze concentreerden zich op drie receptoren waarvoor het corresponderende hormoon nog niet was geïdentificeerd. Met behulp van Arabidopsis thaliana, een kleine bloeiende plant, ontdekten ze de PSY-familie die functioneert als een hormoon, zich bindt aan deze receptoren en de stressrespons omschakelt naar groei en vice versa.
Normaal functioneren receptoren en hormonen als sloten en sleutels, waarbij het hormoon (in dit geval het peptide PSY) fungeert als de sleutel die nodig is om het biologische proces te starten. In deze studie hadden plantencellen die geen PSY produceerden, toch een actieve stressrespons. Daarom suggereert dit dat in plaats van de stressrespons te activeren, de aanwezigheid van een PSY-"sleutel" in het "slot" van de receptor deze uitschakelt.
Om de aard van stressreacties te testen, kweekten de onderzoekers planten onder extreem stressvolle omstandigheden met behulp van hitte, zout en besmetten ze met bacteriën. Planten die ofwel een tekort aan PSY-receptoren hadden of constant het PSY-hormoon ontvingen, reageerden niet adequaat op stress, wat resulteerde in verminderde overleving. De wetenschappers concludeerden dat gestreste planten stoppen met het produceren van PSY, waarvan de afwezigheid stressreacties veroorzaakt.
Om dit fenomeen te verklaren, stelden de onderzoekers een mechanisme voor waarbij beschadigde cellen de concentratie van PSY-hormonen in cellagen naast de beschadigde gebieden verminderen. Dit gebrek aan PSY triggert de stressreactie. Belangrijk is dat dit kan verklaren waarom zelfs beschadigde planten berichten kunnen verzenden.
In plaats van zijn beperkte middelen te gebruiken om een nieuw signaal te creëren, kan de beschadigde plantencel in plaats daarvan de afgifte van het PSY-hormoon stoppen, waardoor de stressreactie wordt geactiveerd. Een dergelijk mechanisme zou het mogelijk maken om stressbestendigheid in evenwicht te brengen met de bijbehorende energiekosten. Als gevolg hiervan kunnen planten, zelfs onder de meest stressvolle omgevingsomstandigheden, nog steeds groeien door hun beperkte hulpbronnen te beheren.
De meeste mechanismen die in Arabidopsis worden gevonden, worden ook in andere planten aangetroffen. Daarom zijn deze resultaten van toepassing op alle culturen.