Planten beschermen zichzelf tegen gevaren voor het milieu, zoals insecten, droogte en hitte door salicylzuur te produceren, ook wel aspirine genoemd. Een nieuw begrip van dit proces kan planten helpen de toenemende stress door klimaatverandering te overleven.

Wetenschappers van UC Riverside publiceerden onlangs een baanbrekend artikel in het tijdschrift Science Advances rapporteren hoe planten de productie van salicylzuur reguleren.

De onderzoekers bestudeerden een modelplant genaamd Arabidopsis, maar ze hopen hun kennis van stressreacties in de cellen van deze plant toe te passen op vele andere soorten planten, waaronder planten die voor voedsel worden gekweekt.

"We willen de opgedane kennis graag gebruiken om de gewasresistentie te verbeteren", zegt Jin-Zheng Wang, UCR-plantgeneticus en co-eerste auteur van de nieuwe studie. "Dat zal cruciaal zijn voor de voedselvoorziening in onze steeds hetere, heldere wereld."

Omgevingsstress resulteert in de vorming van reactieve zuurstofsoorten of ROS in alle levende organismen. Zonder zonnebrandcrème op een zonnige dag produceert de menselijke huid ROS, wat sproeten en brandwonden veroorzaakt. Hoge niveaus van ROS in planten zijn dodelijk.

Zoals bij veel stoffen zit het gif in de hoeveelheid. Op lage niveaus hebben ROS een belangrijke functie in plantencellen.

"Op niet-dodelijke niveaus zijn ROS als een noodoproep tot actie, waardoor de productie van beschermende hormonen zoals salicylzuur mogelijk wordt," zei Wang. "ROS zijn een tweesnijdend zwaard."

Het onderzoeksteam ontdekte dat hitte, onverminderde zonneschijn of droogte ervoor zorgen dat het suikerbereidingsapparaat in plantencellen een eerste alarmmolecuul genereert dat bekend staat als MEcPP.

In de toekomst willen de onderzoekers meer te weten komen over MEcPP, dat ook wordt geproduceerd in organismen zoals bacteriën en malariaparasieten. Accumulatie van MEcPP in planten veroorzaakt de productie van salicylzuur, dat op zijn beurt een reeks beschermende acties in de cellen begint.

"Het is alsof planten een pijnstiller gebruiken voor pijntjes en kwalen, net zoals wij dat doen", zegt Wilhelmina van de Ven, UCR-plantenbioloog en co-auteur van de eerste studie.

Het zuur beschermt de chloroplasten van planten, die de plaats zijn van fotosynthese, een proces waarbij licht wordt gebruikt om water en koolstofdioxide om te zetten in suikers voor energie.

"Omdat salicylzuur planten helpt de stress te weerstaan ​​die steeds vaker voorkomt door klimaatverandering, is het vermogen van planten om het te produceren te vergroten, een stap voorwaarts in het bestrijden van de effecten van klimaatverandering op het dagelijks leven", zegt Katayoon Dehesh, senior paper auteur en UCR. onderscheiden hoogleraar moleculaire biochemie.

"Die effecten gaan verder dan ons voedsel. Planten zuiveren onze lucht door koolstofdioxide vast te leggen, bieden ons schaduw en bieden leefgebied voor tal van dieren. De voordelen van het stimuleren van hun overleving zijn exponentieel," zei ze.