Een dosis ethanol, beter bekend als gewone alcohol, kan planten in staat stellen hittestress te weerstaan ​​die hen anders zou kunnen doden, ontdekten RIKEN-biologen. Dit zou een goedkope manier kunnen zijn om gewassen weerbaarder te maken tegen de effecten van klimaatverandering.

Door de opwarming van de aarde neemt het risico op warmtegerelateerde opbrengstverliezen in landbouwgewassen wereldwijd toe. Het ontdekken van methoden om deze verliezen te verminderen, kan de duurzaamheid van de landbouw helpen beschermen.

Genetische manipulatie is een krachtige techniek om dit te bereiken, maar er is ook een grote behoefte aan low-tech oplossingen die eenvoudiger en goedkoper te implementeren zijn. "We moeten nieuwe, eenvoudige en goedkopere technologieën ontwikkelen omdat genetisch gemodificeerde planten niet in alle landen direct beschikbaar zijn", merkt Motoaki Seki van het RIKEN Center for Sustainable Resource Science op.

Het voorbehandelen van gewassen met veilige chemische verbindingen is een kansrijke aanpak om dit te realiseren. Wetenschappers onderzoeken deze benadering door het vermogen van een verscheidenheid aan chemicaliën te onderzoeken om planten toleranter te maken voor omgevingsstress.

Nu hebben Seki en zijn collega's ontdekt dat het simpelweg toepassen van ethanol op planten voorafgaand aan blootstelling aan hitte hen toleranter kan maken voor hitte. "Externe toepassing van ethanol zou een eenvoudige, goedkope en effectieve manier kunnen zijn om de hittetolerantie in een verscheidenheid aan planten te verbeteren", zegt Seki.

Het team stelde sla en zandraket enkele dagen bloot aan een lage concentratie ethanol in hun grond. Behandelde en onbehandelde controleplanten werden vervolgens kort gekweekt bij temperaturen die hoog genoeg waren om hittestress te veroorzaken. Slechts 10% van de onbehandelde planten overleefde de hittestress, terwijl tot 70% van de behandelde planten het overleefde, wat wijst op een zeer significant voordeel van de ethanol.

De onderzoekers kregen ook aanwijzingen over de moleculaire mechanismen achter het effect. Ze identificeerden een reeks genen en biochemische processen die werden geactiveerd door de ethanolbehandeling.

Een kenmerk van de respons is een verhoogde productie van een eiwit genaamd Binding Protein-3, dat betrokken is bij stress-adaptatie in een organel dat het endoplasmatisch reticulum wordt genoemd. Deze stressrespons staat bekend als de ongevouwen eiwitrespons, omdat het de effecten van het verkeerd vouwen van eiwitten vermindert die kunnen optreden tijdens omgevingsstress.

Seki en zijn team zijn van plan meer inzicht te krijgen in het mechanisme. "Hoewel we ontdekten dat de reactie op ongevouwen eiwitten een rol speelt, moeten we nu verder onderzoek doen om de onontdekte aspecten van het door ethanol gemedieerde netwerk voor aanpassing aan omgevingsstress te onthullen", zegt Seki. Door meer over het mechanisme te weten te komen, kunnen manieren worden onthuld om het beschermende effect te versterken en misschien te verfijnen om een ​​groter aantal soorten ten goede te komen.

De studie is gepubliceerd in Plant Molecular Biology . + Verder verkennen

Bodem voorbehandelen met ethanol beschermt planten tegen droogte