Lundaforskare löser 30-årig genetikgåta kring växters reaktioner på beröring

Det är sedan tidigare klarlagt att beröring kan utlösa stressreaktioner hos växter. Men de molekylära förklaringsmodellerna har hittills varit spartanska. Men nu har forskare hittat nya genetiska nycklar till varför växter reagerar så kraftfullt på mekanisk stimulering.

När du vattnar dina trädgårdsväxter reagerar de direkt på en biokemisk nivå. Och när du låter din knivsegg kapa en rabarberstång aktiveras tusentals gener, varpå stresshormoner frigörs. Till skillnad från människor kan inte växter känna smärta. Men de reagerar ändå kraftfullt på så kallad mekanisk stimulering som kan komma från mänsklig beröring, hungriga djur, vindar och regn. Dessa yttre faktorer leder till att växtens molekylära försvarssystem snabbt aktiveras, vilket i sin tur kan bidra till att växterna blir motståndskraftigare och blommar senare. Trots att fenomenet varit känt sedan Darwins tid finns det fortfarande många frågetecken att räta ut. I en ny studie som publiceras i den vetenskapliga tidskriften Science Advances har ett forskarlag, lett från Lund, gått till botten med de komplicerade reglerande nätverken som påverkar hur växtens försvar förstärks vid stimulering.

– Vi utsatte växten backtrav för mjuk borstning varpå tusentals gener aktiverades och stresshormoner frigjordes. Därefter gjorde vi en genetisk screening för att hitta de gener som var ansvariga för den här processen, säger Olivier Van Aken, biologiforskare vid Lunds universitet.

Tidigare studier har visat att växthormonet jasmonsyra är en viktig förmedlare vid beröringssignalering. Men det har också varit känt att jasmonsyra bara är en del av växtens komplexa nätverk av beröringskänsliga responser, och att det finns flera oidentifierade vägar som ännu inte klarlagts. Efter omfattande laboratoriearbete kunde forskarna identifiera tre nya proteiner som spelar en mycket viktig roll för växternas svar på beröringsbehandling.

– Våra resultat löser en vetenskaplig gåta som gäckat världens molekylärbiologer i 30 år. Vi har identifierat en helt ny signalväg som styr en växts svar på fysisk kontakt och beröring. Nu fortsätter sökandet efter fler vägar, säger Essam Darwish, biologiforskare vid Lunds universitet.

Vilken praktisk tillämpning kan då de nya resultaten få? Olivier Van Aken nämner en parallell studie där han och hans team undersöker en flerhundraårig japansk jordbruksteknik som går ut på att trampa ner spannmål under tillväxtfasen för att få rikligare skördar. Forskarna tror att det finns mycket okänd kunskap om hur mekanisk stimulering kan leda till högre avkastning och förbättrad stressresistens hos grödor. Kunskap som på sikt kan förändra det moderna jordbruket i dess grundvalar.

– Med tanke på de extrema väderförhållandena och patogeninfektionerna som klimatförändringarna leder till är det av yttersta vikt att hitta nya ekologiskt ansvarsfulla sätt att förbättra grödornas produktivitet och motstånd, säger Olivier Van Aken.

Förutom Lunds universitet har följande organisationer och lärosäten deltagit i arbetet: Cairo University, Ghent University, VIB Center for Plant Systems Biology, University of Western Australia.

Studien publiceras i Science Advances: ”Touch signalling and thigmomorphogenesis are regulated by complementary CAMTA3- and JA-dependent pathways”

För mer information, kontakta:

Olivier Van Aken, universitetslektor

Biologiska institutionen, Lunds universitet

046 222 94 13

076 210 14 03

olivier.van_aken@biol.lu.se

Presskontakt

johan.joelsson@science.lu.se

046 222 71 86