Felfedezték a növények belső kommunikációjának titkos üzeneteit

Egy nemzetközi kutatócsoport áttörést ért el annak megértésében, hogyan kommunikálnak egymással a növények belső sejtjei, és hogy szabályozzák a „légzés” és „táplálkozás” finom egyensúlyát. A Nature Plants folyóiratban megjelent tanulmány elsőként azonosította azokat a molekuláris hírvivőket, amelyek a levél belső fotoszintetizáló sejtjeitől a sztómákat vezérlő zárósejtekhez juttatják az információt. A sztómák a levél felszínén található mikroszkopikus pórusok, amelyek szén-dioxidot engednek be a növény energiatermeléséhez, miközben vízpárát bocsátanak ki, ami kiszáradáshoz vezethet.

A kutatók évtizedek óta sejtették, hogy létezik egy kémiai jel, amely segít a növénynek ebben az élet-halál döntésben, de a hírvivőt eddig nem sikerült azonosítani. Most lúdfüvön (Arabidopsis thaliana) és lóbabon (Vicia faba) végzett kísérletek során bebizonyosodott, hogy a kulcsüzenetet egyszerű cukrok (szacharóz, fruktóz és glükóz), valamint a fotoszintézisben szerepet játszó maleinsav közvetítik.

A kutatók a levelek közötti apoplasztikus folyadékot vizsgálták, amely a sejtek közti térben található. A folyadék összetételét korábban még soha nem elemezték ilyen részletességgel: 448 különböző vegyületet azonosítottak, amelyek közül sok új nyomot adhat más növényi jelátviteli folyamatokhoz is. A vörös fénynek – ami aktiválja a fotoszintézist – kitett növényeknél a cukrok és a maleinsav szintje megemelkedett, ami arra utalt, hogy ezek a sztómák nyitásának jelei lehetnek. Ezt több lépcsőben tesztelték: először izolált levélhámrétegen, majd teljes leveleken mérték a szén-dioxid-felvételt és a vízveszteséget, végül egyedi sejtszinten vizsgálták a molekuláris mechanizmusokat.

Az eredmények minden szinten igazolták, hogy a cukrok közvetlenül serkentik a sztómák nyitását. Ez az első átfogó tanulmány arról, hogy miként koordinálják a növények a belső anyagcsere-folyamataikat a külső környezeti feltételekkel – a kutatók szerint ez alapot teremthet a jövőben a klímaváltozás okozta aszály- és hőstresszel szemben ellenállóbb növények nemesítéséhez, valamint a terméshozamok növeléséhez