Испытывают ли растения стресс?

Последние несколько месяцев я размышлял о стрессе не только потому, что был в активном стрессе из-за сроков и тому подобного, но и потому, что написал Маршировать Популярная наука легенда на обложке на предмет. В прошлом году я сделал аналогичный кусок о сне, которая переросла в этот блог в виде серии исследований, посвященных изучению того, являются ли организмы, о которых я пишу больше всего, а именно растения, микробы и насекомые,такжеопытспать (или что-то в этом роде). Написав огромную историю стресса в этом году, я решил сделать аналогичную серию, начиная с растений.

Итак, испытывают ли растения стресс? Если да, то чем это вызвано? Их стресс похож на тот, который переживаем мы? И как исследователи могут использовать реакцию растения на стресс, скажем, для повышения урожая или борьбы с вредителями?

Когда мы думаем о стрессе, мы обычно представляем его как что-то плохое. Но на самом деле именно так мы и ладим в мире. Наша реакция на стресс помогает нам ориентироваться в постоянно меняющейся среде — именно поэтому мы можем реагировать на новые ситуации, чтобы выяснить, безопасны они или опасны. Без этого мы бы не выжили. То же самое касается растений, которые подвергаются стрессу из-за изменений окружающей среды, угрожающих их здоровью, таких как например, наводнение или засуха, или существа, которые могут причинить им вред или убить, например, патогены и растительноядные организмы. насекомые.

Но хотя у нас есть реакция «бей или беги», которая настраивает наше тело на конфронтацию, у растений нет такой возможности. «Растения, по сравнению с животными, насекомыми и людьми, должны быть гораздо более сложными в своей реакции. стрессу, поскольку они застревают там, где растут, и не могут убежать от любого стресса, с которым сталкиваются», — говорит Михаил Коломиец, патологоанатом растений Техасского университета A&M.

Как люди, растения претерпевают ряд гормональных изменений во время стрессовых ситуаций. Но в отличие от людей, растения имеют уникальные гормональные реакции на разные типы стрессоров, говорит Коломиец. Например, засуха вызывает образование абсцизовой кислоты в корнях, которая помогает закрыть крошечные поры, называемые устьицами; эти поры контролируют газообмен во время фотосинтеза, но когда они открыты, они также испаряют воду. Атаки некоторых грибков вызывают появление салициловой кислоты, защищающей от болезнетворных микроорганизмов. А когда нападают травоядные животные, многие растения производят жасмоновую кислоту, которая, в свою очередь, выделяет летучие химические вещества, которые действуют как сигнал бедствия для других растений — примером может служить запах свежескошенной травы. Эти сигналы также может привлекать полезных насекомых.

Лучшее понимание генетики, лежащей в основе таких реакций, может привести к разного рода изящным приложениям. например, селекция или генно-инженерные культуры, которые могут лучше противостоять стрессовым ситуациям, говорит Коломиец. «Как только мы определим летучие вещества, которые отпугивают вредных насекомых или привлекают полезных насекомых, мы сможем применить те запахи садов, посевов или растений, которые естественным образом и конститутивно излучают желаемые летучие вещества».

Одним из реальных преимуществ этого подхода является то, что он может сократить использование химических пестицидов, что всегда является важной и сложной задачей для сельского хозяйства. Можно также представить себе садовые растения, приспособленные для защиты от надоедливых комаров и других вредителей. В таком случае: запишите меня.

Хочу больше? Подключайтесь к следующей неделе, чтобы узнать о стрессовом существовании микробов.

Дополнительное чтение:

Дар и др., «Жасмонат противодействует стрессу растений: обзор». Экологическая и экспериментальная ботаника, 115: 49-57, июль 2015

Кристенсен и др. «Липооксигеназа кукурузы, ZmLOX10, опосредует выработку летучих веществ зеленых листьев, жасмоната и травоядных животных для защиты от нападения насекомых». Журнал растений, 74:1 59-73, апрель 2013 г.

Макгоуэн, «Как растения тайно разговаривают друг с другом», Wired, 20 декабря 2013 г.

Ньюитц, «Запах свежескошенной травы на самом деле является сигналом бедствия для растений», io9, 26 августа 2010 г.