Ethanol hjælper planter bedre med at tolerere varmestress

En dosis ethanol, bedre kendt som almindelig alkohol, kan sætte planter i stand til at modstå varmestress, som ellers kunne dræbe dem, har RIKEN-biologer fundet. Dette kunne tilbyde en billig måde at gøre afgrøder mere modstandsdygtige over for virkningerne af klimaændringer.

Global opvarmning øger risikoen for varmerelaterede udbyttetab i landbrugsafgrøder verden over. At opdage metoder til at reducere disse tab kan hjælpe med at beskytte landbrugets bæredygtighed.

Genteknologi er en kraftfuld teknik til at opnå dette, men der er også et stort behov for lavteknologiske løsninger, der er nemmere og billigere at implementere. "Vi er nødt til at udvikle nye, enkle og billigere teknologier, fordi genetisk modificerede planter ikke er let tilgængelige i alle lande," bemærker Motoaki Seki fra RIKEN Center for Sustainable Resource Science.

Forbehandling af afgrøder med sikre kemiske forbindelser er en lovende tilgang til at realisere dette. Forskere udforsker denne tilgang ved at undersøge en række kemikaliers evne til at gøre planter mere tolerante over for miljøbelastninger.

Nu har Seki og hans medarbejdere fundet ud af, at blot påføring af ethanol til planter før varmepåvirkning kan gøre dem mere varmetolerante. "Ekstern anvendelse af ethanol kunne være en enkel, billig og effektiv måde at øge varmetolerancen i en række forskellige planter," siger Seki.

Holdet udsatte salat og thale karse for en lav koncentration af ethanol i deres jord i flere dage. Behandlede og ubehandlede kontrolplanter blev derefter kortvarigt dyrket ved temperaturer høje nok til at inducere varmestress. Kun 10 % af de ubehandlede planter overlevede varmestressen, hvorimod op til 70 % af de behandlede planter overlevede, hvilket indikerer en meget betydelig fordel ved ethanolen.

Forskerne fik også spor om de molekylære mekanismer bag effekten. De identificerede et sæt gener og biokemiske processer aktiveret af ethanolbehandlingen.

Et træk ved responsen er øget produktion af et protein kaldet Binding Protein-3, som er involveret i stresstilpasning i en organel kaldet det endoplasmatiske retikulum. Dette stressrespons er kendt som det udfoldede proteinrespons, da det afbøder virkningerne af fejlfoldning af proteiner, der kan opstå under miljøstress.

Seki og hans team har til hensigt at få yderligere indsigt i mekanismen. "Selvom vi fandt ud af, at det udfoldede protein-respons er involveret, er vi nu nødt til at foretage yderligere undersøgelser for at afsløre de uopdagede aspekter af det ethanol-medierede netværk for miljøstresstilpasning," siger Seki. At lære mere om mekanismen kunne afsløre måder at forbedre den beskyttende effekt og måske finjustere den til gavn for en bredere række af arter.

Undersøgelsen er publiceret i Plant Molecular Biology . + Udforsk yderligere

Forbehandling af jord med ethanol beskytter planter mod tørke