I volatili delle foglie verdi sono la risposta rapida di una pianta alle minacce. Star61/Wikimedia Commons, CC BY-SA

Vi siete mai chiesti quale sia la nota acuta e verde che colpisce il vostro naso quando falciate il prato o tagliate gli steli dei fiori? Quelli sono volatili delle foglie verdi o GLV: oli facilmente evaporabili che le piante utilizzano per comunicare con altre piante e difendersi dagli erbivori o dagli agenti patogeni come batteri o funghi.

Quasi ogni pianta verde può farlo rapidamente sintetizzare e rilasciare GLV quando viene attaccato, sia respingendo direttamente gli aggressori, sia attirando indirettamente i predatori di erbivori come gli insetti e innescando gli altri meccanismi di difesa della pianta. I ricercatori sanno che i GLV svolgono un ruolo importante nella protezione delle piante, ma il modo in cui funzionano rimane poco chiaro.

Io sono un ricercatore di biochimica, e attraverso una collaborazione tra il Laboratorio Wang ed Laboratorio Stratmann dell’Università della Carolina del Sud, io e i miei colleghi studiamo come le cellule vegetali distribuiscono i volatili delle foglie verdi. Nel nostro ricerca recentemente pubblicata, abbiamo identificato le potenziali vie di segnalazione utilizzate dai GLV per indurre risposte di difesa nelle cellule di pomodoro. Il nostro obiettivo finale è trovare modi per utilizzare i GLV per controllare i parassiti agricoli per un’agricoltura più pulita.

Sistemi di difesa nelle piante

Le piante utilizzano molti sistemi di difesa per proteggersi. IL prima linea di difesa comporta il rilevamento di invasori microbici e la presenza di danni utilizzando modelli molecolari associati al danno o DAMP, che sono molecole rilasciate da cellule danneggiate o morenti.

Quando una cellula identifica un DAMP, innesca una risposta immunitaria e promuove meccanismi di riparazione. Porta anche a cambiamenti nella concentrazione degli ioni calcio, attivando ulteriormente i geni e le proteine ​​​​correlati al sistema immunitario. Anche i DAMP attivare le proteine comune in molti percorsi di segnalazione dello stress che attivano altre risposte di difesa. Le piante hanno diversi mezzi di difesa.

Molti studi hanno dimostrato che il effetti di I GLV lo sono simile a DAMP. Pertanto, io e il mio team volevamo dimostrare se i GLV possono agire anche come DAMP.

Per fare ciò, abbiamo studiato quali proteine ​​vengono attivate o disattivate nelle cellule di pomodoro. Cambiare chimicamente la struttura di una proteina attraverso un processo chiamato fosforilazione lo accende o lo spegne. La fosforilazione delle proteine ​​svolge un ruolo centrale nella regolazione di un gran numero di processi cellulari e coinvolge molte vie di trasmissione del segnale. Studio del fosfoproteoma, o tutte le proteine ​​che sono fosforilate in un sistema, delle cellule di pomodoro potrebbero aiutarci a confrontare le vie di segnalazione di GLV e DAMP.

Abbiamo scoperto che molte delle proteine ​​coinvolte nelle vie di segnalazione volatile delle foglie verdi erano coinvolte nella regolazione dello stress. Questi includevano molti componenti delle vie di segnalazione DAMP, supportando la nostra ipotesi che i GLV funzionino come DAMP nell'attivazione delle risposte di difesa.

Utilizzo dei GLV in agricoltura

L’agricoltura esercita spesso una pressione significativa sulle risorse naturali e sull’ambiente. Ad esempio, l'uso di pesticidi convenzionali può portare a degrado ambientale e resistenza ai parassiti.

biopesticidi stanno diventando sempre più popolari come alternativa meno tossica. Questi sono organismi o composti presenti in natura che sopprimono la crescita e la diffusione dei parassiti. Per esempio, composti organici volatili dalle piante sono un tipo di biopesticida che ha dimostrato di consentire un uso ridotto di insetticidi sintetici per gestire i parassiti nei cereali alimentari immagazzinati.

Pertanto, i GLV possono anche essere biopesticidi efficaci in agricoltura. Uno studio ha dimostrato che i GLV possono attirare un parassita delle piante, il Apione miniato scarafaggio, di cui nutrirsi un'erbaccia invasiva e difficile da controllare, Rumex confertus. Inoltre, studi sul campo sulle piante di tabacco selvatico hanno scoperto che il rilascio di GLV può attirare i nemici degli erbivori. La presenza di questi concorrenti erbivori non solo può controllare gli insetti nocivi, ma anche aumentare la produzione delle piante infestate.

Con ulteriori ricerche, riteniamo che i GLV abbiano il potenziale per controllare naturalmente i parassiti e sostenere l’agricoltura sostenibile.

Sasimonthakan Tanarsuwongkul, dottorato di ricerca Candidato in Biochimica, University of South Carolina

Questo articolo è ripubblicato da The Conversation sotto una licenza Creative Commons. Leggi il articolo originale.