Plantele își reprogramează celulele pentru a rezista „invadatorilor”

În timp de conflict, fabricile se reorganizează pentru a sprijini efortul de război. Liniile de asamblare își schimbă cursul de la transformarea pieselor auto la mitraliere sau de la construirea de mașini de spălat la motoare de avioane.

Plantele sunt adesea atacate de bacterii, virusuri și alți agenți patogeni, similar cu ceea ce se petrece într-un război real. Atunci când o plantă simte o invazie microbiană, aceasta face schimbări radicale în „supa chimică” a proteinelor din interiorul celulelor sale.

• Cum a fost detectat un virus mortal în respirația balenelor din Arctica?
• Test de cultură generală. Câte pisici există în lume?

În ultimii ani, Xinnian Dong, profesor la Universitatea Duke, Statele Unite și echipa sa au aflat secretele acestui proces. Într-un nou studiu publicat în revista Cell, Dong și primul autor Jinlong Wang dezvăluie componentele cheie din celulele vegetale, care își reprogramează fabricile de proteine pentru a lupta împotriva bolilor.

Cum se adaptează plantele?

În fiecare an, aproximativ 15% din recoltă se pierde din cauza bolilor bacteriene și fungice, costând economia globală aproximativ 220 de miliarde de dolari. Plantele se bazează pe sistemul lor imunitar pentru a le ajuta să lupte, a spus Dong.

Spre deosebire de animale, plantele nu au celule imunitare specializate care pot călători prin fluxul sanguin până la locul infecției. Fiecare celulă din plantă trebuie să poată sta în picioare și să lupte pentru a se apăra, trecând rapid în modul luptă. Atunci când sunt atacate, plantele își schimbă prioritățile de la creștere la apărare, astfel încât celulele încep să sintetizeze noi proteine ​​și să suprime producția altora. Apoi „în decurs de două până la trei ore lucrurile revin la normal”, a spus Dong.

Ce se întâmplă atunci când plantele sunt infectate?

Zecile de mii de proteine ​​produse în celule îndeplinesc multe sarcini: catalizarea reacțiilor, servirea ca mesageri chimici, recunoașterea substanțelor străine, mutarea materialelor înăuntru și în afară. Pentru a construi o proteină specifică, instrucțiunile genetice din ADN-ul împachetat în nucleul celulei sunt transcrise într-o moleculă mesager numită ARNm. Această catenă de ARNm se îndreaptă apoi în citoplasmă, unde o structură numită ribozom „citește” mesajul și îl traduce într-o proteină, indică Eurek Alert.

Într-un studiu din 2017, Dong și echipa ei au descoperit că, atunci când o plantă este infectată, anumite molecule de ARNm sunt transformate în proteine ​​mai repede decât altele. Ceea ce au în comun aceste molecule de ARNm, au descoperit cercetătorii, este o regiune la capătul frontal al catenei de ARN, cu litere recurente în codul său genetic, unde bazele nucleotidice adenina și guanina se repetă iar și iar. În noul studiu, Dong, Wang și colegii lor arătă cum relaționează această regiune cu alte structuri din interiorul celulei pentru a activa producția de proteine ​​„din timpul războiului”.

„Sistemul ofensiv” al plantelor

Echipa a arătat că atunci când plantele detectează un atac al unui agent patogen, semnele moleculare care semnalează punctul de plecare obișnuit pentru ca ribozomii să aterizeze și să citească ARNm sunt îndepărtate, ceea ce împiedică celula să-și producă proteinele tipice „pe timp de pace”. În schimb, ribozomii ocolesc punctul de pornire obișnuit. „Practic iau o scurtătură”, a spus Dong.

Pentru plante, lupta împotriva infecției este un act de echilibru, a spus Dong. Alocarea mai multor resurse pentru apărare înseamnă că este disponibil mai puțin pentru fotosinteză și alte activități.

Producerea prea multor proteine ​​​​de apărare poate crea daune colaterale: plantele cu un sistem imunitar hiperactiv suferă o creștere îngreunată. Înțelegând modul în care plantele ating acest echilibru, a spus Dong, oamenii de știință speră să găsească noi modalități de a crea culturi rezistente la boli fără a compromite randamentul.

Vă mai recomandăm și:

Metoda preşedintelui bolivian, Evo Morales, de a impulsiona producţia de plante de coca

O cercetare de 30 de ani arată că un remediu pe bază de plante, utilizat frecvent şi în România, poate provoca boli extrem de grave – FOTO

Evoluția ar putea fi predictibilă, arată un studiu realizat pe plante

Grădinăritul atomic și planul de a folosi energia nucleară pentru a îmbunătăți plantele