Forskning opdager, at planter bruger tørkestresshormon til at blokere mellemspisende spindemider
Nylige resultater af, at planter anvender en tørke-overlevelsesmekanisme til også at forsvare sig mod næringsstofsugende skadedyr, kunne informere fremtidige afgrødeforædlingsprogrammer, der sigter mod at opnå bedre bredskala skadedyrsbekæmpelse.
Ved at bruge en avanceret fluorescerende biosensor (ABACUS2), der kan detektere små ændringer i plantehormonkoncentrationer på cellulær skala, så forskerne, at abscisinsyre (ABA), normalt forbundet med tørkerespons, begyndte at lukke plantens indgangsporte inden for 5 timer efter at være blevet inficeret med spindemider.
Mikroskopiske bladporer (stomata) er vigtige for gasudveksling, men er også de vigtigste steder for vandtab. Når der er vandmangel, arbejder planterne for at spare på vandet ved at producere tørkestresshormonet ABA for at lukke deres stomata.
Tilfældigvis hindrer lukningen af stomata også de foretrukne indgangssteder for næringsstofsugende skadedyr som spindemider. Den toplettede spindemide er en af de mest økonomisk skadelige skadedyr – den er ikke kræsen og angriber en bred vifte af mere end 1000 planter, inklusive 150 afgrøder.
Knap synlige for det blotte øje, disse bittesmå skadedyr gennemborer og suger derefter tørre planteceller. De kan opbygges til enorme antal meget hurtigt og kan være et af de mest ødelæggende skadedyr i have- og havebrugsindustrien, der ødelægger stueplanter og reducerer udbyttet af grøntsager, frugt og salatafgrøder.
Der har været debat om ABA's rolle i resistens mod skadedyr. I starten blev det bemærket, at stomata lukker, når planter angribes af næringsstofsugende skadedyr, hvilket fører til forskellige hypoteser, herunder at denne lukning kan være en planterespons på at miste vand på grund af skadedyrenes fodring eller endda at skadedyrene virker ved at lukke stomata at forhindre planter i at sende nødflygtige stoffer til skadedyrsrovdyr.
I et samarbejde mellem Center for Plant Biotechnology and Genomics (CBGP) i Spanien og Sainsbury Laboratory Cambridge University (SLCU) har forskere, der studerer, hvordan thale karse (Arabidopsis thaliana) reagerer på den toplettede spindemide (Tetranychus urticae) bestemt planten springer i gang næsten øjeblikkeligt og anvender det samme hormon som ved tørke for også at blokere spindemider fra at trænge ind i plantevæv og som et resultat reducere skadedyrsskader betydeligt.
Resultaterne offentliggjort i Plant Physiology fandt, at den maksimale lukning af stomata opnås inden for en tidsramme på 24 til 30 timer.
"Åbne stomata er naturlige åbninger, hvor skadedyr som bladlus og mider indsætter deres specialiserede fodringsstrukturer, kaldet stiletter, for at gennembore og derefter suge det næringsrige indhold ud fra individuelle subepidermale celler," sagde Irene Rosa-Díaz, der udførte edderkoppen mideforsøg på SLCU og CBGP under hendes ph.d. med professor Isabel Diaz ved Centro de Biotecnología y Genómica de Plantas, Universidad Polytécnica de Madrid og National Institute of Agricultural and Food Research and Technology (UPM-INIA) .
"Vi var i stand til at vise mideangreb inducerede en hurtig stomatal lukningsrespons, hvor plantehormonet ABA steg i bladvævene - højest i stomatale og vaskulære celler, men også alle andre målte bladceller. Vi viste gennem flere forskellige eksperimenter, at stomatal lukning hindrer mider.
"Planter, der blev forbehandlet med ABA for at inducere stomatal lukning og derefter inficeret med mider, viste nedsat mideskade, mens ABA-mangelfulde mutantplanter, hvor stomata ikke kan lukke godt og planter, der har en mere stomata, er mere modtagelige for mider."
Alexander Jones' forskningsgruppe ved SLCU udvikler in vivo biosensorer, der afslører hormondynamik i planter med hidtil uset opløsning, inklusive ABACUS2, der kvantificerede cellulær ABA i disse mideeksperimenter.
Dr. Jones sagde, at undersøgelsen fremhæver de vigtige interaktioner mellem biotiske og abiotiske belastninger i planter, "Tidlige advarselssignaler fra midefodring inducerer en kaskade af immunsignalmolekyler, herunder jasmonsyre (JA) og salicylsyre (SA), blandt andre kemiske reaktioner Tilsammen viser disse resultater, at ABA-akkumulering og stomatal lukning også er vigtige forsvarsmekanismer, der bruges til at reducere mideskader.
"Næste trin er at undersøge, hvad det oprindelige mide-producerede signal er, som planten opdager, og som derefter resulterer i ABA-akkumulering. De biokemiske mekanismer, som planten bruger som signaler om skadedyrsangreb, kan være hvad som helst, herunder midefodervibrationer, mide spytproteiner, kemikalier produceret af mider eller mideaktivitet, direkte celleskade (sår) eller andre molekyler forbundet med miderne.
"At identificere de indledende triggere kan potentielt bruges til at udvikle nye afgrødebehandlinger for at bevæbne planterne forud for forudsagte skadedyrsangreb. Vigtigere er det, at bestræbelserne på at udvælge planter med ændrede stomatale egenskaber, som allerede skal balancere en fotosyntese kontra vandbesparelse, kunne også overveje modstand mod skadedyr."
Flere oplysninger: Irene Rosa-Díaz et al., Herbivori af edderkoppemider inducerer et abscisinsyre-drevet stomatalt forsvar, Plantefysiologi (2024). DOI:10.1093/plphys/kiae215
Leveret af University of Cambridge
Varme artikler
-
Selv kolde hårde kontanter er ikke nok incitament til at lytte til modsatte synspunkterHvorfor er folk så imod at høre fra den anden side? James Boast/Getty Images Endelig, forskere har opdaget noget, som liberale og konservative har tilfælles - hverken ønsker at høre modsatte synspunk -
Ryk har brug for en chaperoneEmbryonisk musebark med neurale stamceller (rød) og neuroner (grøn). Kredit:Wen-Hsuan Chang/Wange Lu Lab/USC Ryk har skabt overskrifterne ved at kræve en chaperone. Men antag ikke, at Ryk er en då -
Sådan reparerer zebrafisken et knust hjerteTil højre:Voksen zebrafisk i lysfeltsmikroskopet. Til venstre:Zebrafiskhjerte 7 dage efter kryoskade. Forbigående aktiverede fibroblaster lokaliseres til skadeområdet. Kredit:Panáková Lab, MDC Et M -
Ændringer i Floridas klima truer østersrev, advarer forskereKredit:University of South Florida Med temperaturstigninger globalt, er ekstreme kolde vejr og frost i Florida aftagende - en indikator på, at Floridas klima skifter fra subtropisk til tropisk. Tro
- Billede:NASAs Webb Telescope renrumstransporter
- Ny funktion fundet i energispektret af universets mest kraftfulde partikler
- Højhastighedskameraer viser MOMO-2-lanceringsfejl i hidtil usete detaljer
- Polymer-grafen nanotæpper til at elektrificere smarte stoffer
- Følelsesgenkendelse baseret på paralingvistisk information
- Røg fra skovbrand sværter de forhistoriske græske bymure