Сільськогосподарські культури часто стикаються із суворими умовами довкілля. Замість того, щоб використовувати енергію для зростання, такі фактори, як хвороби, екстремальні температури та солоні ґрунти, змушують рослини використовувати її для реагування на стрес. Це явище називають «компромісом між реакцією на зростання та стрес».
Група дослідників з Університету Нагої виявила раніше невідомий шлях, що дозволяє регулювати, чи використовує рослина свої ресурси для зростання або подолання стресу. портал Phys.org. Це відкриття може дозволити контролювати реакцію на стрес у сільськогосподарських умовах, підвищуючи їхню врожайність. Вчені опублікували свої результати у журналі наука.
Дослідницька група, очолювана професором Есікацу Мацубаясі та доцентом Марі Охніші з Вищої школи природничих наук Університету Нагої в Японії, вивчала роль гормонів та їх рецепторів у реакції рослин на стрес.
Вони зосередилися на трьох рецепторах, для яких відповідний гормон не був ідентифікований. Використовуючи Arabidopsis thaliana, невелику квітучу рослину, вони виявили сімейство PSY, яке функціонує як гормон, зв'язуючись із цими рецепторами та перемикаючи стресову реакцію на ріст і навпаки.
Зазвичай рецептори та гормони функціонують як замки та ключі, причому гормон (в даному випадку пептидний PSY) діє як ключ, необхідний для запуску біологічного процесу. Однак у цьому дослідженні рослинні клітини, які не виробляли PSY, мали активну реакцію на стрес. Отже, це говорить про те, що замість активації реакції на стрес наявність PSY "ключа" у рецепторному "замку" утримує його вимкненим.
Щоб перевірити природу стресових реакцій, дослідники вирощували рослини у надзвичайно стресових умовах, використовуючи спеку, сіль, а також заражали їх бактеріями. Рослини, які або зазнавали дефіциту рецепторів PSY, або постійно отримували гормон PSY, не змогли адекватно реагувати на стрес, що призвело до зниження виживання. Вчені дійшли висновку, що рослини, що зазнали стресу, перестають виділяти PSY, відсутність якого викликає реакцію стрес.
Щоб пояснити це явище, дослідники запропонували механізм, у якому пошкоджені клітини знижують концентрацію гормонів PSY у клітинних шарах поруч із ушкодженими ділянками. Цей недолік PSY викликає реакцію стрес. Це може пояснити, чому навіть пошкоджені рослини можуть надсилати повідомлення.
Замість використання своїх обмежених ресурсів для створення нового сигналу, пошкоджена рослинна клітина може натомість зупинити вивільнення гормону PSY, активуючи реакцію на стрес. Такий механізм дозволив би збалансувати стресостійкість із супутніми витратами енергії. У результаті навіть у стресових умовах навколишнього середовища рослини все ще можуть рости, керуючи своїми обмеженими ресурсами.
Більшість механізмів, виявлених у арабідопсису, є і в інших рослин. Тому ці результати застосовні до всіх культур.