Iratkozzon fel hírlevelünkre 
Itt állíthatja be, hogy a Google keresőben elsők között legyen az Origo.huFurcsán hangozhat, de a növények képesek emlékezni a stresszre. A tudósok még mindig tanulmányozzák, hogyan teszik ezt agy nélkül. Az éghajlatváltozás azonban világszerte fenyegeti a terményeket, így a növényi stressz-memória megértése segíthet az élelmiszer-növények ellenállóbbá tételében.
A szárazföld 500 millió évvel ezelőtti meghódítása óta a növények különböző módszereket fejlesztettek ki a kártevők és betegségek elleni védekezésre. Egyik legérdekesebb képességük, hogy „emlékeznek” a stresszes találkozásokra, és ezt a memóriát használják fel a védekezéshez, írja az IFLScience tudományos portál.
Fotó: BSIP via AFP/NIH / IMAGE POINT FR / BSIP
Ez a jelenség, amit immunológiai primingnek (vagy immunológiai előfeszítésnek) neveznek, hasonló ahhoz, ahogy a vakcinák segítik az emberi immunitás kialakulását, de más mechanizmusokon alapul.
Stressz-memória agy nélkül
A növények genetikailag ellenállóak a potenciálisan káros mikrobák túlnyomó többségével szemben. Azonban néhány mikroba képes elnyomni a veleszületett immunitást, lehetővé téve a fertőzést és betegségek okozását.
Ezért fejlődött ki a gerincesekben, köztük az emberekben is, egy mobil immunrendszer, amely B- és T-memóriasejtekre támaszkodik. Ezeket a memóriasejteket betegségek vagy oltások aktiválják, ami segít ellenállóbbá válni az ismétlődő fertőzésekkel szemben.
A növényeknek nincsenek specializált sejtjeik az immunmemória kialakítására.
Ehelyett az úgynevezett epigenetikai változásokra támaszkodnak a sejtjeiken belül, hogy információt tároljanak a korábbi támadásokról és felkészítsék veleszületett immunrendszerüket.
Miután felkészültek, a növények jobban ellenállnak a kártevőknek és betegségeknek - még akkor is, ha genetikailag eredetileg fogékonyak voltak rájuk.
Epigenetikai változások
Az elmúlt 10-15 év kutatásai kimutatták, hogy a kártevőknek vagy betegségeknek való ismételt és hosszan tartó kitettség hosszan tartó epigenetikai változásokat hozhat létre a növényi DNS-ben anélkül, hogy megváltoztatná a DNS alapvető szekvenciáját. Ez lehetővé teszi a növények számára, hogy felkészült védekezési állapotban maradjanak.
Az immunológiai priminget különböző növényfajokban figyelték meg, a rövid életű egynyári növényektől, mint például a lúdfű (Arabidopsis thaliana), amely néhány hétig él, a hosszú életű fafajokig, mint például a lucfenyő, amely akár 400 évig is élhet.
Fotó: Science Photo Library via AFP/JUAN GAERTNER/SCIENCE PHOTO LIBRARY
Az immunológiai priming azonban költséggel jár a növény számára, például csökkent növekedéssel. Ezért a felkészített memória visszafordítható és hosszabb stresszmentes időszakok alatt elhalványul.
Az erősebb stresszre tovább emlékeznek a növények
Azonban a stresszinger erősségétől függően a priming egy életen át tarthat, sőt akár a következő generációkra is átadódhat. Minél erősebb a stressz, annál tovább emlékeznek rá a növények.
A növények folyamatosan változtatják génjeik aktivitását a fejlődés és a környezethez való alkalmazkodás érdekében. A gének hosszabb időre kikapcsolhatók epigenetikai változások révén.
A növényekben ezek a változások leggyakrabban a transzpozonoknál (más néven "ugráló géneknél") fordulnak elő. A transzpozonok olyan DNS-darabok, amelyek képesek mozogni a genomban. A transzpozonok általában inaktívak, mert mutációkat okozhatnak. A stressz azonban megváltoztatja a növényi sejt epigenetikai aktivitását, ami részlegesen „felébresztheti” őket.
Ez vezérli a hosszan tartó memória kialakulását és fenntartását a növényekben.
A stresszt még nem tapasztalt növényekben a védelmi gének többnyire inaktívak, hogy elkerüljék a szükségtelen és költséges immunaktivitást. A betegségből való felépülés után a transzponoknál bekövetkező tartós epigenetikai változások felkészíthetik a védelmi géneket a gyorsabb és erősebb aktiválódásra ismétlődő stressz esetén.
Bár a tudósok még mindig kutatják, pontosan hogyan működik ez, nyilvánvaló, hogy az ugráló géneknél bekövetkező epigenetikai változások alapvető szerepet játszanak abban, hogy a növények alkalmazkodni tudjanak a fenyegetésekhez.
A talaj mint memóriabank
A növények nem csak belső epigenetikai memóriára támaszkodnak, hogy javítsák ellenálló képességüket a kártevőkkel és betegségekkel szemben. Környezetüket is felhasználhatják a stressz-memória tárolására.
Támadás alatt a növények kémiai anyagokat bocsátanak ki gyökereikből, vonzva a hasznos mikrobákat, amelyek elnyomhatják a betegségeket.
Ha ez a talajkondicionálás elég erős, hosszan tartó "talajörökséget" hagyhat hátra, amely a következő generáció növényeinek is hasznára válhat.
Miután a talaj kondicionálódott, ezek a hasznos mikrobák a növények gyökerei közelében maradnak, hogy segítsék a növényt a betegségek elleni küzdelemben.
Fotó: Science Photo Library via AFP/KATERYNA KON/SCIENCE PHOTO LIBRARY
Másodlagos anyagcseretermékek
Egyes növényfajokban, mint például a kukoricában, a tudósok azonosították azokat a másodlagos anyagcseretermékeket, amelyek ezt a külső stressz-memóriát irányítják. Ezek olyan specializált metabolitok, amelyek nem nélkülözhetetlenek a sejt elsődleges anyagcseréjéhez. Gyakran szerepet játszanak a védekezésben vagy a környezeti jelzés más formáiban, például a hasznos mikrobák vagy rovarok vonzásában.
A gyökérkémiai anyagokat szabályozó gének némelyikét stresszre érzékeny epigenetikai mechanizmusok szabályozzák. Ez arra utal, hogy a belső és külső növényi memóriát irányító mechanizmusok összekapcsolódnak.
Forradalmasíthatja a növényvédelmet
A növények stressz-memória tárolásának és felhasználásának megértése forradalmasíthatja a növényvédelmet. A növények természetes képességének kihasználása a kártevők és betegségek kezelésére segíthet csökkenteni a kémiai növényvédő szerektől való függőséget, és olyan növényeket létrehozni, amelyek jobban kezelik a környezeti stresszhatásokat.
Ahogy szembesülünk az ember okozta éghajlatváltozás növekvő kihívásaival és az emelkedő élelmiszerigényekkel, ez a kutatás ígéretes eszközöket kínálhat fenntarthatóbb növényvédelmi rendszerek kifejlesztéséhez.
