Vattendroppars tryck utlöser snabbt panikartade stressresponser i växter

En internationell studie ledd av forskare vid Lunds universitet och The University of Western Australia visar att vatten inte bara bidrar till växters tillväxt. Vattendroppars tryck mot bladytan utlöser även stresshormoner som jasmonsyra. Dessa cellulära förändringar visar sig mycket snabbt och kan göra växter bättre rustade mot sjukdomar och torka.

Till skillnad från människor kan växter inte känna smärta. Men så kallad mekanisk stimulering – regn, vind och fysisk påverkan från människor och djur – bidrar till att växtens försvarssystem aktiveras på en biokemisk nivå. Detta utlöser i sin tur ett stresshormon som bland annat kan leda till att växtens immunförsvar stärks. Den nya studien visar att tusentals gener, hundratals proteiner och många tillväxthormoner påverkas inom loppet av bara tio minuter efter att växtens bladyta träffats av vatten. Forskargruppen upptäckte också ett aldrig tidigare skådat reglerande nätverk som påverkar hur växtens försvarshormoner förstärks vid mekanisk stimulering.

– Den här typen av stimulering kan leda till att växternas blomning fördröjs och att tillväxten hämmas. Men vi kan nu visa att växten också får en ökad immunrespons mot vissa patogener och att växtens biokemiska förändringar är mätbara efter mycket kort tid, säger Olivier Van Aken, biologiforskare vid Lunds universitet och den som lett studien.

I försöken som gjorts i labbmiljö använde forskarna en vanlig blomsprejflaska inställd på mjuk stråle. Växterna duschades från ett avstånd på 15 centimeter vid ett tillfälle varpå forskarna registrerade molekylförändringarna på cellulär nivå vid flera tidpunkter efter behandlingen.

­– Våra resultat visar att växterna är väldigt känsliga och inte behöver kraftigt regn för att bli påverkade och varnade på en biokemisk nivå, säger Olivier Van Aken.

Men varför reagerar växterna så starkt och snabbt på vattendroppar? Forskargruppen menar att det kan vara en försvarsmekanism. När det regnar hårt kan vattendroppar som slår mot infekterade växter studsa vidare och träffa friska växter.

– De sjuka bladen fungerar som katapulter och sprider i sin tur mindre droppar med patogener till växter på flera meters avstånd. De angränsande, friska växterna kanske vill skydda sig, säger Olivier Van Aken.

Forskargruppen menar att mekanisk stimulering spelar en mycket större roll än vad man tidigare trott. Och att olika typer av stimulering både kan påverka växter positivt och negativt beroende på dess ålder och tillväxtförhållanden. Vilken praktisk tillämpning kan då de nya rönen få?

– Vi håller just nu på att studera en gammal japansk jordbruksteknik som går ut på att trampa ner spannmål under tillväxtfasen för att få rikligare skördar. Jag tror att det finns mycket mer att lära om hur mekanisk stimulering påverkar växter. Kunskap som i framtiden kan få stora konsekvenser för jordbruket, säger Olivier Van Aken.

Förutom Lunds universitet har följande lärosäten och organisationer deltagit i studien: ARC Centre of Excellence in Plant Energy Biology, University of Western Australia, SLU Umeå,  The Salk Institute for Biological Studies, Ghent University, VIB Center for Plant Systems Biology, La Trobe University och Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation (CSIRO).

Artikeln publiceras i den vetenskapliga tidskriften Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA.

För mer information, kontakta:

Olivier Van Aken, lektor i molekylär cellbiologi

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

Taggar: