Växter har hela tiden koll på sin omgivning för att kunna anpassa sig. Forskare vid Lunds universitet har nu upptäckt en viktig del av den signalväg som styr växternas reaktion på beröring och annan fysisk påverkan.
Växter kan inte springa undan när vinden tilltar, regnet piskar eller en växtätare börjar tugga på bladen. I stället måste de känna av sin omgivning och anpassa sig. Nu har forskare identifierat en viktig del av den mekanism som sätts i gång när växter utsätts för beröring, skador eller annan stimuli.
Tre proteiner aktiveras snabbt
I en studie av backtrav, en liten korsblommig växt som är släkt med senap och kål, utsatte forskarna växterna för olika former av mekanisk stimulering.
Resultaten visar att en kedja av tre proteiner, så kallade MAP-kinaser, aktiveras inom ungefär en minut. Proteinerna skickar sedan signaler som påverkar aktiviteten hos hundratals gener och bidrar till förändringar i växtens tillväxt.
– Vi har vetat i mer än 25 år att mekanisk stimulering aktiverar MAP-kinaser, men en viktig del av pusslet har saknats: vad som sätter i gång signalen och hur den kopplas till växtens fortsatta utveckling. Nu har vi identifierat den signalvägen, säger Olivier Van Aken, biologiforskare vid Lunds universitet, i ett pressmeddelande.
Så reagerar växten
Forskarna använde flera metoder för att följa vad som händer i växten när den utsätts för beröring. De kunde då se hur proteintyperna MAPKKK3/4/5, MKK4/5 och MPK3/6 ingår i en central signalväg.
Den aktiveras snabbt efter mekanisk stimulering och startar en slags dominoeffekt bland proteinerna. På så sätt sprids signalen genom växten och påverkar hur den hanterar fysisk påverkan. Forskarna kunde också se att signalvägen styr en stor del av växtens tidiga svar på beröring.
Växtens form påverkas
Studien visar också att signalvägen påverkar hur växter växer när de utsätts för upprepad fysisk påverkan. Fenomenet kallas tigmomorfogenes och innebär att återkommande vind, beröring eller angrepp från växtätare och insekter kan förändra växtens tillväxt och form.
– Det är slående att en signal som startar i växten inom ungefär en minut kan få så omfattande effekter, säger Huy Cuong Tran, biologiforskare vid Lunds universitet.
Ökad förståelse för växternas anpassning
På sikt kan forskningen öka förståelsen av hur växter hanterar mekanisk stress och hur omgivningen påverkar deras tillväxt och motståndskraft. Fler studier krävs dock innan resultaten kan användas inom jordbruket. Samtidigt pågår forskning om hur mekanisk påverkan kan användas praktiskt, bland annat genom kontrollerad valsning av spannmål för att skydda växter mot liggsäd och torka.
– Växter kan verka stillastående och passiva, men de registrerar hela tiden vad som händer omkring dem. Genom att förstå de molekylära mekanismerna bakom den här typen av signaler kan vi bättre förstå hur växter anpassar sig till sin miljö och hur de klarar förändrade förhållanden som exempelvis klimatförändringar, säger Viktor Johansson, doktorand vid Lunds universitet.
Vetenskaplig artikel:
A sequential MAP kinase cascade regulates mechanical signalling, Nature Communications.
