緑の葉の揮発性物質は、脅威に対する植物の迅速な反応です。 Star61/ウィキメディア・コモンズ, のCC BY-SA

芝生を刈ったり、花の茎を切ったりしたときに鼻につく、あの鋭い緑色の香りについて疑問に思ったことはありますか?それらは 緑葉揮発性物質、または GLV: 植物が他の植物とコミュニケーションを取り、草食動物や細菌や菌類などの病原体から身を守るために使用する蒸発しやすい油。

ほぼすべての緑の植物はすぐに GLVを合成して放出する 攻撃された場合、攻撃者を直接撃退するだけでなく、間接的に昆虫などの草食動物の捕食者を引き寄せ、植物の他の防御機構を刺激します。研究者らは、GLVが植物を保護する上で重要な役割を果たすことを知っているが、GLVがどのように機能するのかはまだ不明である。

私は 生化学研究者とのコラボレーションを通じて、 王研究室 & ストラットマン研究所 サウスカロライナ大学の教授である同僚と私は、植物細胞がどのようにして緑葉の揮発性物質を展開するかを研究しています。私たちの中で 最近公開された研究、我々は、GLVがトマト細胞の防御反応を誘導するために使用する潜在的なシグナル伝達経路を特定しました。私たちの最終的な目標は、GLV を使用して農業害虫を制御し、よりクリーンな農業を実現する方法を見つけ出すことです。

プラントの防御システム

植物は自分自身を守るために多くの防御システムを採用しています。の 防衛の第一線 これには、微生物の侵入者と損傷の存在を検出することが含まれます。 損傷関連分子パターン、または DAMP、これは損傷した細胞または死にかけている細胞によって放出される分子です。

細胞が DAMP を識別すると、免疫応答が引き起こされ、修復メカニズムが促進されます。それはまた、 カルシウムイオン濃度の変化、免疫関連遺伝子とタンパク質をさらに活性化します。 DAMPも プロテインをオンにする これは、他の防御反応を活性化する多くのストレスシグナル伝達経路に共通しています。 植物にはいくつかの防御手段があります。

多くの研究により、 の影響 GLV は に似て DAMP。したがって、私のチームと私は、GLV が DAMP としても機能するかどうかを証明したいと考えました。

これを行うために、トマト細胞内でどのタンパク質がオンまたはオフになるかを研究しました。と呼ばれるプロセスを通じてタンパク質の構造を化学的に変化させる リン酸化 オンまたはオフにします。タンパク質のリン酸化は、多数の細胞プロセスの制御において中心的な役割を果たし、多くのシグナル伝達経路に関与します。 リン酸プロテオームの研究トマト細胞の、または 1 つのシステムでリン酸化されるすべてのタンパク質は、GLV と DAMP のシグナル伝達経路を比較するのに役立つ可能性があります。

私たちは、緑の葉の揮発性シグナル伝達経路に関与するタンパク質の多くがストレスの調節に関与していることを発見しました。これらには、DAMP シグナル伝達経路の多くの構成要素が含まれており、GLV が防御反応の活性化において DAMP のように機能するという我々の仮説を裏付けています。

農業におけるGLVの使用

農業はしばしば天然資源と環境に重大な圧力を与えます。たとえば、従来の殺虫剤を使用すると、 環境悪化と害虫耐性.

バイオ農薬 毒性の低い代替品として人気が高まっています。これらは、害虫の成長と蔓延を抑制する自然に存在する微生物または化合物です。例えば、 揮発性有機化合物 植物由来の殺虫剤は一種の生物殺虫剤であり、保存されている穀物中の害虫を管理するために合成殺虫剤の使用を減らすことができることが証明されています。

したがって、GLV は農業において効果的な生物農薬となる可能性もあります。ある研究では、GLV が植物の害虫を引き付ける可能性があることが示されています。 アピオン ミニアタム 甲虫、 食べさせる 侵略的で防除が難しい雑草、 ルメックス・カンファトゥス。さらに、野生のタバコ植物に関する現地調査では、GLVを放出すると草食動物の敵を引き寄せる可能性があることが判明しました。これらの草食動物の競合者の存在は、害虫を防除するだけでなく、 感染した植物の生産を増やす.

さらなる研究により、GLV には害虫を自然に防除し、持続可能な農業をサポートする可能性があると考えられます。

サシモンタカン タナルスウォンクル、博士号生化学の候補者、 サウスカロライナ大学

この記事はから再公開されます 会話 クリエイティブコモンズライセンスの下で 読む 原著.