Mégis éreznek a növények?

A kalcium növényekben betöltött szerepe új megvilágításban.

Bár a növényeknek nincs valódi idegrendszere, mégis rendelkeznek ingerület átvivő anyagokkal, amelyek hasonlóak az idegsejtek között információt szállító vivőanyagokhoz. A növényeknek nincsenek idegsejtjeik, mindegyik sejt egyben „idegsejtként” is funkcionál. Ez teszi lehetővé a külső hatásra történő gyors válaszreakciót, a helyhez kötöttség hátrányait így próbálják a növények kiküszöbölni.

A növényi kommunikáció dekódolásától a kutatók azt várják, hogy az eredményeket felhasználva befolyásolhatják a növényi sejtek működését, növelhetik a növények ellenálló képességét, a klímaváltozás okozta negatív hatások, és más stressz tényezők kiküszöbölhetővé válnak.

A környezeti stressz hatásokra adott válaszreakciók alapján a kutatók régóta feltételezték, hogy az állatvilágban létező ingerület átvivő anyag létezik a növényekben is. A növényt érő negatív hatások, köztük például a sérülések, rendkívül gyors, az egész növényre kiterjedő válaszreakciót váltanak ki, amelyek végső soron a regenerálódást, a gyógyulást hivatottak elindítani. Ennek az okát kezdték el kutatni.

glutamát receptor

Glutamát receptor

Egyik legjobban tanulmányozható kísérleti alanynak a közismert gyomnövény, a Lúdfű (Arabidopsis thaliana) bizonyult. Kimutatták, hogy a lúdfűben található, GLR-nek nevezett, a sejtmembránhoz kapcsolódó fehérjék nagy hasonlóságot mutatnak az állati idegsejtekben található glutamát receptorokkal (sejtmembránhoz kötődő fehérjék, amelyekhez glutamát kapcsolódhat), és közvetítésükkel a növényekben sejtről sejtre vándorol az információ. De mi és hogyan vándorol?

Lássuk először, hogy mi az az elektromos töltéssel rendelkező anyag, ami ingerületként terjed szét a növényben. Ez nem más, mint a pozitív töltéssel rendelkező kalciumion. A kalciumionok vándorlása maga az „ingerület”, amelyet erre a célra előállított Arabidopsis növényekben előforduló fehérje segítségével tudtak a kutatók nyomon követni. A fehérje ugyanis a kalcium körül fluoreszkál, így le tudták videózni az ingerület terjedését, azaz a kalcium ionok útját. Kiderült, hogy a növényt érő bármilyen sérülés, vágás, zúzódás ugyanazt a reakciót váltja ki: felvételek sora mutatja, hogy a növény a sérülés környékén elkezd fluoreszkálni, majd ez a fény az egész növényben szétterjed, másodpercenként 1 mm-es sebességgel. Még néhány perc, és a védekezésben szerepet játszó növényi hormonok szintje megemelkedik a távoli levelekben. Ez már a válaszreakció, amely során megváltozik a növény anyagcseréje, beindulnak a védekező mechanizmusok.

világító levelek

Fotó: Science Magazine.

Most lássuk, hogy mi teszi lehetővé a kalcium ionok vándorlását. Sérülés hatására a növényi membránokba beépült GLR receptorokhoz, ahogy már említettük, glutamát kötődik, amelyek hatására a receptorok a kalcium ionok beáramlásának zöld utat adnak. Úgy kell elképzelni, hogy a megkötődő glutamát olyan szerkezeti változást okoz a receptorban, aminek eredményeként mintegy kapuként megnyílik, és a kalcium ionok keresztülhaladnak rajta. Ez a bonyolult működési mechanizmus az állati idegsejtekéhez hasonló.

Csakhogy a növényekben mindez idegsejtek nélkül történik. Így válik lehetővé, hogy például egy növényevő állat okozta sérülés esetén a sérült levél az ép levelekhez is vészjelzést juttat. A távoli levelekhez 2 perc alatt jut el az információ. A jelek aktiválják a növény védekező mechanizmusát, ilyenek lehetnek a kártevők számára káros anyagok kibocsátása, vagy olyan anyagcsere utak megnyitása, amelyek lehetővé teszik a regeneráló folyamatok megindulását.

A kutatási eredmények új megvilágításba helyezik a kalcium ionok növényekben betöltött szerepét, felhívják a figyelmet a kalcium ellátás jelentőségére, és a növények ellenálló képességének fokozásában betöltött szerepükre. A kalcium fontos tápelem, beépül a sajtfalba és a sejtmembránba, fokozza a sejtek fizikai ellenálló képességét, és, ahogy e cikkből is kiderült, hírvivő, a növények környezeti kihívásokkal szembeni válaszreakciójában nélkülözhetetlen ion. A megfelelő kalcium ellátást biztosítja például a  Kertlap Kertészeti Webáruházban megvásárolható Organit Kalcium termék is.

(Science 2018, DOI: 10.1126/science.aat7744).

Olvasd el Titkos információs szupersztráda című cikkünket is.

Profi, teljes spektrumú növénynevelő LED izzó (UFO), E27

Jelentkezz Gyógynövény Tanfolyamra!

Jelentkezz Kiskert Tanfolyamra!

Szeretnél értesülni ha új cikket teszünk közzé, vagy új termék érkezik a Kertlap Kertészeti Webáruházba? Iratkozz fel a Kertlap hírlevelére!
E-mail cím:*