Οι γεωργικές καλλιέργειες αντιμετωπίζουν συχνά σκληρές περιβαλλοντικές συνθήκες. Αντί να χρησιμοποιούν ενέργεια για την ανάπτυξη, παράγοντες όπως οι ασθένειες, οι ακραίες θερμοκρασίες και τα αλμυρά εδάφη αναγκάζουν τα φυτά να τη χρησιμοποιήσουν για να ανταποκριθούν στο στρες που προκύπτει. Αυτό το φαινόμενο ονομάζεται «αντιστοιχία μεταξύ της αντίδρασης στην ανάπτυξη και του στρες».
Μια ομάδα ερευνητών από το Πανεπιστήμιο της Ναγκόγια ανακάλυψε ένα άγνωστο μονοπάτι για να ρυθμίσει εάν ένα φυτό χρησιμοποιεί τους πόρους του για ανάπτυξη ή για να αντιμετωπίσει το στρες. Πύλη Phys.org. Αυτή η ανακάλυψη θα μπορούσε να επιτρέψει τον έλεγχο της απόκρισης στρες σε γεωργικές συνθήκες, αυξάνοντας την απόδοσή τους. Οι επιστήμονες δημοσίευσαν τα αποτελέσματά τους στο περιοδικό Επιστήμη.
Η ερευνητική ομάδα, με επικεφαλής τον καθηγητή Yoshikatsu Matsubayashi και την αναπληρώτρια καθηγήτρια Mari Ohnishi από το Πανεπιστήμιο Nagoya Graduate School of Life Sciences στην Ιαπωνία, μελέτησε τον ρόλο των ορμονών και των υποδοχέων τους στις αντιδράσεις των φυτών στο στρες.
Επικεντρώθηκαν σε τρεις υποδοχείς για τους οποίους δεν είχε ακόμη εντοπιστεί η αντίστοιχη ορμόνη. Χρησιμοποιώντας το Arabidopsis thaliana, ένα μικρό ανθοφόρο φυτό, ανακάλυψαν την οικογένεια PSY που λειτουργεί ως ορμόνη, δεσμεύεται σε αυτούς τους υποδοχείς και αλλάζει την απόκριση του στρες στην ανάπτυξη και αντίστροφα.
Κανονικά, οι υποδοχείς και οι ορμόνες λειτουργούν ως κλειδαριές και κλειδιά, με την ορμόνη (σε αυτή την περίπτωση, το πεπτίδιο PSY) να λειτουργεί ως το κλειδί που απαιτείται για την έναρξη της βιολογικής διαδικασίας. Ωστόσο, σε αυτή τη μελέτη, φυτικά κύτταρα που δεν παρήγαγαν PSY είχαν ωστόσο ενεργή απόκριση στο στρες. Επομένως, αυτό υποδηλώνει ότι αντί να ενεργοποιείται η απόκριση στο στρες, η παρουσία ενός «κλειδιού» PSY στην «κλείδωμα» του υποδοχέα την κρατά μακριά.
Για να ελέγξουν τη φύση των αντιδράσεων στο στρες, οι ερευνητές ανάπτυξαν φυτά κάτω από εξαιρετικά στρεσογόνες συνθήκες χρησιμοποιώντας θερμότητα, αλάτι και τα μόλυναν με βακτήρια. Τα φυτά που είτε είχαν έλλειψη σε υποδοχείς PSY είτε λάμβαναν συνεχώς την ορμόνη PSY απέτυχαν να ανταποκριθούν επαρκώς στο στρες, με αποτέλεσμα τη μειωμένη επιβίωση. Οι επιστήμονες κατέληξαν στο συμπέρασμα ότι τα στρεσαρισμένα φυτά σταματούν να παράγουν PSY, η απουσία του οποίου προκαλεί αντιδράσεις στο στρες.
Για να εξηγήσουν αυτό το φαινόμενο, οι ερευνητές πρότειναν έναν μηχανισμό με τον οποίο τα κατεστραμμένα κύτταρα μειώνουν τη συγκέντρωση των ορμονών PSY στα κυτταρικά στρώματα δίπλα στις κατεστραμμένες περιοχές. Αυτή η έλλειψη PSY πυροδοτεί την απόκριση στο στρες. Είναι σημαντικό ότι αυτό μπορεί να εξηγήσει γιατί ακόμη και κατεστραμμένα φυτά μπορούν να στείλουν μηνύματα.
Αντί να χρησιμοποιεί τους περιορισμένους πόρους του για να δημιουργήσει ένα νέο σήμα, το κατεστραμμένο φυτικό κύτταρο μπορεί να σταματήσει την απελευθέρωση της ορμόνης PSY, ενεργοποιώντας την απόκριση στο στρες. Ένας τέτοιος μηχανισμός θα καθιστούσε δυνατή την εξισορρόπηση της αντοχής στην καταπόνηση με το σχετικό ενεργειακό κόστος. Ως αποτέλεσμα, ακόμη και κάτω από τις πιο αγχωτικές περιβαλλοντικές συνθήκες, τα φυτά μπορούν ακόμα να αναπτυχθούν διαχειριζόμενοι τους περιορισμένους πόρους τους.
Οι περισσότεροι από τους μηχανισμούς που βρίσκονται στο Arabidopsis βρίσκονται και σε άλλα φυτά. Επομένως, αυτά τα αποτελέσματα είναι εφαρμόσιμα σε όλους τους πολιτισμούς.