Forskere opdager ny transportrute for flygtige planteforbindelser

Blomster bruger flygtige forbindelser kaldet terpener til at kommunikere med og beskytte sig selv mod omverdenen. Aromaerne producerede velkomne bestøvere, mens de afværgede skadedyr og sygdomme.

Nu, en undersøgelse fra Purdue University viser, at petunia bruger terpener i en slags intern kommunikation og til at forbedre plantens reproduktionsevne. Natalia Dudareva, en fremtrædende Purdue professor ved Institut for Biokemi og leder på forskningen, publicerede resultaterne i et papir på forsiden af ​​tidsskriftet Naturens kemiske biologi .

"Generelt, flygtige forbindelser hjælper med plante-til-plante-kommunikation og forsvar, men det er første gang, vi har set, at planter bruger disse forbindelser til interorgankommunikation og signalering, " sagde Dudareva. "Det er praktisk talt en ny fysiologisk proces, som vi aldrig har kendt før."

Dudareva, sammen med medforfatterne Benoît Boachon, en tidligere forskningsmedarbejder i Dudarevas laboratorium, forskere i laboratorierne hos Purdues John Morgan og Sharon Kessler, og kolleger fra universitetet i Salzburg i Østrig, viste, at før en petunia-blomst åbner, knoppen fungerer som en slags desinficeringskammer.

"Vi ledte efter forekomsten af ​​terpener i forplantningsorganerne af petunia-blomster, og vi bemærkede, at disse forbindelser akkumulerede i stigmatiseringen. Men ekspressionen af ​​genet og aktiviteten, der fører til biosyntesen af ​​disse terpener, foregik ikke i stigmatiseringen. Det foregik i blomsterrøret, " sagde Boachon.

Forskere udførte tre eksperimenter for at bekræfte deres desinficeringshypotese – at terpener til stede i stigmatiseringen faktisk blev genereret og udsendt fra blomstens rør og derefter transporteret fra luften og senere absorberet af stigmaet.

Først, de dyrkede blomsterknoppen uden røret og bemærkede, at der var væsentlig mindre terpenophobning i stigmaet. Næste, de tilføjede en etiket til forbindelserne i blomsterrøret. Senere analyse viste, at de mærkede forbindelser blev fundet i stigmatiseringen.

Endelig, de gjorde det gen, der producerer terpener i blomsterrøret, til tavshed. De resulterende blomster havde mindre terpenophobning i deres stigmas. Terpenakkumuleringen kunne genoprettes i stigmaer med genet til tavshed blot ved at placere dem i rør med genet aktivt.

Overraskende nok, petuniaer, der mangler desinficering af terpener fra blomsterrøret, producerede også mindre stigmas og omkring 30 procent færre frø. Det tyder på, at kontrol af terpenproduktion i planter kan øge frøproduktionen, noget der ikke var overvejet før dette arbejde.

"Flygtige forbindelser blev antaget at være involveret i forsvar og kommunikation, men ikke i udviklingsprocessen, " sagde Dudareva. "Nu ser vi, at de har funktioner, der ligner hormoner. Det kunne være muligt at forbedre udviklingen af ​​reproduktive organer og øge frøudbyttet. Dette åbner et nyt felt for studiet af en fysiologisk proces, der involverer disse forbindelser."