المواد المتطايرة ذات الأوراق الخضراء هي استجابة النبات السريعة للتهديدات. ستار61/ ويكيميديا ​​​​كومنز, CC BY-SA

هل سبق لك أن تساءلت عن تلك النوتة الخضراء الحادة التي تضرب أنفك عندما تقص العشب أو تقطع سيقان الزهور؟ هؤلاء يكونون المواد المتطايرة ذات الأوراق الخضراء، أو GLVs: زيوت تتبخر بسهولة تستخدمها النباتات للتواصل مع النباتات الأخرى والدفاع عن نفسها ضد الحيوانات العاشبة أو مسببات الأمراض مثل البكتيريا أو الفطريات.

يمكن لكل نبات أخضر تقريبًا أن يفعل ذلك بسرعة توليف وإطلاق GLVs عند مهاجمتها، تعمل على درء المهاجمين بشكل مباشر وكذلك جذب الحيوانات المفترسة للحيوانات العاشبة مثل الحشرات بشكل غير مباشر وتهيئة آليات الدفاع الأخرى للنبات. يعرف الباحثون أن GLVs تلعب دورًا مهمًا في حماية النباتات، لكن آلية عملها لا تزال غير واضحة.

أنا باحث في الكيمياء الحيوية، ومن خلال التعاون بين مختبر وانغ و مختبر ستراتمان من جامعة كارولينا الجنوبية، قمت أنا وزملائي بدراسة كيفية نشر الخلايا النباتية للمواد المتطايرة في الأوراق الخضراء. في لدينا البحوث المنشورة مؤخرا، حددنا مسارات الإشارات المحتملة التي تستخدمها GLVs للحث على الاستجابات الدفاعية في خلايا الطماطم. هدفنا النهائي هو اكتشاف طرق لاستخدام GLVs للسيطرة على الآفات الزراعية من أجل زراعة أنظف.

أنظمة الدفاع في النباتات

تستخدم النباتات العديد من أنظمة الدفاع لحماية نفسها. ال خط الدفاع الأول ينطوي على الكشف عن الغزاة الميكروبية ووجود الضرر باستخدام الأنماط الجزيئية المرتبطة بالضرر، أو DAMPs، وهي جزيئات تفرزها الخلايا التالفة أو الميتة.

عندما تتعرف الخلية على DAMP، فإنها تؤدي إلى استجابة مناعية وتعزز آليات الإصلاح. ويؤدي أيضا إلى التغيرات في تركيز أيون الكالسيوم، وزيادة تنشيط الجينات والبروتينات المرتبطة بالمناعة. دامبس أيضا تشغيل البروتينات شائع في العديد من مسارات إشارات الإجهاد التي تنشط الاستجابات الدفاعية الأخرى. النباتات لديها عدة وسائل للدفاع.

وقد أظهرت العديد من الدراسات أن آثار GLVs هي على غرار دامبس. ولذلك، أردنا أنا وفريقي إثبات ما إذا كانت المركبات GLV يمكن أن تعمل أيضًا كـ DAMPs.

وللقيام بذلك، قمنا بدراسة البروتينات التي يتم تشغيلها أو إيقافها في خلايا الطماطم. تغيير بنية البروتين كيميائيا من خلال عملية تسمى الفسفرة تشغيله أو إيقاف تشغيله. يلعب فسفرة البروتين دورًا مركزيًا في تنظيم عدد كبير من العمليات الخلوية ويتضمن العديد من مسارات نقل الإشارات. دراسة البروتين الفوسفوري، أو جميع البروتينات التي يتم فسفرتها في نظام واحد، من خلايا الطماطم يمكن أن تساعدنا في مقارنة مسارات إشارات GLVs و DAMPs.

لقد وجدنا أن العديد من البروتينات المشاركة في مسارات الإشارات المتطايرة للأوراق الخضراء كانت متورطة في تنظيم الإجهاد. وشملت هذه العديد من مكونات مسارات إشارات DAMP، مما يدعم فرضيتنا القائلة بأن GLVs تعمل مثل DAMPs في تنشيط الاستجابات الدفاعية.

استخدام GLVs في الزراعة

غالبًا ما تضع الزراعة ضغوطًا كبيرة على الموارد الطبيعية والبيئة. على سبيل المثال، يمكن أن يؤدي استخدام المبيدات الحشرية التقليدية إلى التدهور البيئي ومقاومة الآفات.

المبيدات الحيوية تزداد شعبيتها كبديل أقل سمية. هذه كائنات حية أو مركبات طبيعية تعمل على قمع نمو وانتشار الآفات. على سبيل المثال، المركبات العضوية المتطايرة من النباتات هي نوع من المبيدات الحيوية التي ثبت أنها تسمح بتقليل استخدام المبيدات الحشرية الاصطناعية لمكافحة الآفات في الحبوب الغذائية المخزنة.

ولذلك، قد تكون GLVs أيضًا مبيدات حيوية فعالة في الزراعة. أظهرت إحدى الدراسات أن GLVs يمكن أن تجتذب آفة نباتية، وهي أبيون مينياتوم خنفساء، لتتغذى على الحشائش الغازية ويصعب السيطرة عليها ، روميكس كونفرتوس. بالإضافة إلى ذلك، وجدت الدراسات الميدانية التي أجريت على نباتات التبغ البرية أن إطلاق GLVs يمكن أن يجذب أعداء الحيوانات العاشبة. إن وجود هؤلاء المنافسين من الحيوانات العاشبة لا يمكنه السيطرة على الآفات الحشرية فحسب، بل أيضًا زيادة إنتاج النباتات المصابة.

ومع إجراء المزيد من الأبحاث، نعتقد أن GLVs لديها القدرة على السيطرة بشكل طبيعي على الآفات ودعم الزراعة المستدامة.

ساسيمونتاكان تانارسونجكولدكتوراه. مرشح في الكيمياء الحيوية ، جامعة ساوث كارولينا

يتم إعادة نشر هذه المقالة من المحادثة تحت رخصة المشاع الإبداعي. إقرأ ال المقال الأصلي.