Ang mga green leaf volatiles ay mabilis na pagtugon ng halaman sa mga banta. Star61/Wikimedia Commons, CC BY-SA

Naisip mo na ba ang matalas at berdeng tala na tumatama sa iyong ilong kapag tinabas mo ang damuhan o pinutol ang mga tangkay ng bulaklak? Ang mga iyon ay green leaf volatiles, o GLVs: madaling sumingaw na mga langis na ginagamit ng mga halaman upang makipag-ugnayan sa ibang mga halaman at ipagtanggol ang kanilang sarili laban sa mga herbivore o pathogen tulad ng bacteria o fungi.

Halos lahat ng berdeng halaman ay mabilis synthesize at release GLVs kapag inatake, parehong direktang nagtataboy sa mga umaatake gayundin sa hindi direktang pag-akit ng mga mandaragit ng mga herbivore tulad ng mga insekto at pag-priming sa iba pang mekanismo ng pagtatanggol ng halaman. Alam ng mga mananaliksik na ang mga GLV ay may mahalagang papel sa pagprotekta sa mga halaman, ngunit kung paano gumagana ang mga ito ay nananatiling hindi malinaw.

Ako ay isang mananaliksik ng biochemistry, at sa pamamagitan ng pakikipagtulungan sa pagitan ng Wang Lab at Stratmann Lab ng Unibersidad ng South Carolina, pinag-aaralan namin ng aking mga kasamahan kung paano nag-deploy ang mga cell ng halaman ng mga green leaf volatiles. Sa aming kamakailan-publish na pananaliksik, natukoy namin ang mga potensyal na daanan ng pagbibigay ng senyas na ginagamit ng mga GLV upang mahikayat ang mga tugon sa pagtatanggol sa mga cell ng kamatis. Ang aming pinakalayunin ay makaisip ng mga paraan para magamit ang mga GLV para makontrol ang mga peste sa agrikultura para sa mas malinis na pagsasaka.

Mga sistema ng pagtatanggol sa mga halaman

Gumagamit ang mga halaman ng maraming sistema ng pagtatanggol upang protektahan ang kanilang sarili. Ang unang linya ng depensa nagsasangkot ng pagtuklas ng mga microbial invaders at ang pagkakaroon ng pinsala gamit mga pattern ng molekular na nauugnay sa pinsala, o mga DAMP, na mga molekula na inilabas ng mga nasirang o namamatay na mga selula.

Kapag natukoy ng isang cell ang isang DAMP, nagti-trigger ito ng immune response at nagtataguyod ng mga mekanismo ng pag-aayos. Ito rin ay humahantong sa mga pagbabago sa konsentrasyon ng calcium ion, karagdagang pag-activate ng mga gene at protina na nauugnay sa immune. Mga DAMP din i-on ang mga protina karaniwan sa maraming mga daanan ng stress-signaling na nagpapagana ng iba pang mga tugon sa pagtatanggol. Ang mga halaman ay may ilang paraan ng pagtatanggol.

Maraming pag-aaral ang nagpakita na ang epekto ng Ang mga GLV ay katulad ng Mga DAMP. Samakatuwid, gusto naming patunayan ng aking team kung maaari ding kumilos ang mga GLV bilang mga DAMP.

Upang gawin ito, pinag-aralan namin kung aling mga protina ang naka-on o naka-off sa mga cell ng kamatis. Sa kemikal na pagbabago ng istraktura ng isang protina sa pamamagitan ng isang proseso na tinatawag na posporusasyon ino-on o i-off ito. Ang phosphorylation ng protina ay gumaganap ng isang pangunahing papel sa pag-regulate ng isang malaking bilang ng mga proseso ng cellular at nagsasangkot ng maraming mga daanan ng paghahatid ng signal. Pag-aaral ng phosphoproteome, o lahat ng mga protina na phosphorylated sa isang sistema, ng mga tomato cell ay maaaring makatulong sa amin na ihambing ang mga signaling pathway ng mga GLV at DAMP.

Natagpuan namin na marami sa mga protina na kasangkot sa berdeng dahon pabagu-bago ng isip na mga landas ng senyas ay kasangkot sa pag-regulate ng stress. Kabilang dito ang maraming bahagi ng DAMP signaling pathways, na sumusuporta sa aming hypothesis na ang mga GLV ay gumagana tulad ng mga DAMP sa pag-activate ng mga tugon sa pagtatanggol.

Paggamit ng mga GLV sa agrikultura

Ang agrikultura ay kadalasang naglalagay ng malaking presyon sa mga likas na yaman at kapaligiran. Halimbawa, ang paggamit ng mga karaniwang pestisidyo ay maaaring humantong sa pagkasira ng kapaligiran at paglaban sa peste.

Mga biopestisidyo ay tumataas sa katanyagan bilang isang hindi gaanong nakakalason na alternatibo. Ito ay mga natural na nagaganap na mga organismo o mga compound na pumipigil sa paglaki at pagkalat ng mga peste. Halimbawa, pabagu-bago ng organic compounds mula sa mga halaman ay isang uri ng biopestisidyo na napatunayang nagbibigay-daan sa pagbawas ng paggamit ng mga sintetikong insecticides upang pamahalaan ang mga peste sa mga nakaimbak na butil ng pagkain.

Samakatuwid, ang mga GLV ay maaari ding maging epektibong biopesticides sa pagsasaka. Ipinakita ng isang pag-aaral na ang mga GLV ay maaaring makaakit ng isang peste ng halaman, ang Apion miniatum salagubang, para pakainin isang invasive at mahirap kontrolin ang damo, Rumex confertus. Bilang karagdagan, natuklasan ng mga field study sa wild tobacco plants na ang pagpapakawala ng mga GLV ay maaaring makaakit ng mga kaaway ng herbivore. Ang pagkakaroon ng mga herbivore competitor na ito ay hindi lamang makokontrol ang mga peste ng insekto kundi pati na rin dagdagan ang produksyon ng mga infested na halaman.

Sa karagdagang pananaliksik, naniniwala kami na ang mga GLV ay may potensyal na natural na kontrolin ang mga peste at suportahan ang napapanatiling agrikultura.

Sasimonthakan Tanarsuwongkul, Ph.D. Kandidato sa Biochemistry, University of South Carolina

Ang artikulong ito ay muling nai-publish mula sa Ang pag-uusap sa ilalim ng lisensya ng Creative Commons. Basahin ang ang orihinal na artikulo.