Landbrugsafgrøder står ofte over for barske miljøforhold. I stedet for at bruge energi til vækst tvinger faktorer som sygdom, ekstreme temperaturer og salt jord planter til at bruge den til at reagere på den resulterende stress. Dette fænomen kaldes "afvejningen mellem reaktionen på vækst og stress."
Et team af forskere fra Nagoya University har opdaget en hidtil ukendt vej til at regulere, om en plante bruger sine ressourcer til vækst eller til at klare stress. Phys.org portal. Denne opdagelse kunne give mulighed for kontrol af stressreaktionen under landbrugsforhold, hvilket øger deres udbytte. Forskerne offentliggjorde deres resultater i tidsskriftet Videnskab.
Forskerholdet, ledet af professor Yoshikatsu Matsubayashi og lektor Mari Ohnishi fra Nagoya University Graduate School of Life Sciences i Japan, undersøgte hormoners og deres receptorers rolle i planters reaktion på stress.
De fokuserede på tre receptorer, for hvilke det tilsvarende hormon endnu ikke var blevet identificeret. Ved at bruge Arabidopsis thaliana, en lille blomstrende plante, opdagede de PSY-familien, der fungerer som et hormon, der binder sig til disse receptorer og skifter stressrespons til vækst og omvendt.
Normalt fungerer receptorer og hormoner som låse og nøgler, hvor hormonet (i dette tilfælde peptidet PSY) fungerer som den nødvendige nøgle for at starte den biologiske proces. Men i denne undersøgelse havde planteceller, der ikke producerede PSY, alligevel en aktiv stressreaktion. Derfor tyder dette på, at i stedet for at aktivere stressreaktionen, holder tilstedeværelsen af en PSY-"nøgle" i receptor-"låsen" den ude.
For at teste karakteren af stressreaktioner dyrkede forskerne planter under ekstremt stressende forhold ved hjælp af varme, salt og inficerede dem med bakterier. Planter, der enten manglede PSY-receptorer eller konstant modtog PSY-hormonet, reagerede ikke tilstrækkeligt på stress, hvilket resulterede i reduceret overlevelse. Forskerne konkluderede, at stressede planter holder op med at producere PSY, hvis fravær forårsager stressreaktioner.
For at forklare dette fænomen foreslog forskerne en mekanisme, hvorved beskadigede celler reducerer koncentrationen af PSY-hormoner i cellelag, der støder op til de beskadigede områder. Denne mangel på PSY udløser stressreaktionen. Det er vigtigt, at dette kan forklare, hvorfor selv beskadigede planter kan sende beskeder.
I stedet for at bruge sine begrænsede ressourcer til at skabe et nyt signal, kan den beskadigede plantecelle i stedet stoppe frigivelsen af PSY-hormonet, hvilket aktiverer stressreaktionen. En sådan mekanisme ville gøre det muligt at balancere stressmodstand med de tilhørende energiomkostninger. Som et resultat, selv under de mest stressende miljøforhold, kan planter stadig vokse ved at forvalte deres begrænsede ressourcer.
De fleste af de mekanismer, der findes i Arabidopsis, findes også i andre planter. Derfor er disse resultater gældende for alle afgrøder.