2023 Avtor: Sophia Otis | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2023-05-21 01:53
Rastline so tako sestavine ekosistemov kot tudi osnova za prehrano naraščajoče svetovne populacije. Vendar pa se rastline trajno spopadajo z napadi na tisoče vrst žuželk in mikrobov in so posledično razvile kompleksne strategije za odganjanje teh napadalcev. Podrobno razumevanje mehanizmov interakcij med rastlinami in žuželkami bo pripomoglo k razvoju trajnostnega kmetijstva.
Znanstveniki z Inštituta za kemično ekologijo Maxa Plancka v Jeni v Nemčiji so pridobili nov vpogled v osnove kemične signalizacije v rastlini po napadu rastlinojedih živali in pri tem poudarili vrednost gensko spremenjenih rastlin za preučevanje zapletene ekološke interakcije v naravi. Proizvedli so transgene rastline Nicotiana attenuata (divji tobak), ki so bile utišane v izražanju gena, ki kodira lipoksigenazo, ki posreduje signalizacijo oksilipina in se zato niso mogli obrambno odzvati na napad žuželk. Kot je bilo pričakovano, so jih, ko so te neodzivne rastline posadili v njihov domači habitat, močno napadli uveljavljeni rastlinojedi N. attenuata. Vendar pa je bilo ugotovljeno, da se rastlinojede vrste, ki so bile nove za N. attenuata, uspešno prehranjujejo in razmnožujejo na transgenih rastlinah, kar je razkrilo, da signalizacija, odvisna od lipoksigenaze, določa izbiro gostitelja za oportunistične rastlinojede živali in da inducirana obramba vpliva na sestavo rastlinojede skupnosti (Sciencexpress, 1. julij 2004).
Znanstveniki se strinjajo, da je globoko razumevanje ekoloških interakcij, ki se pojavljajo v naravi, bistveno za trajnostno kmetijstvo in da so lastnosti rastlin, ki so pomembne za odpornost proti napadom rastlinojedih živali v naravi, zapletene in delujejo na številnih prostorskih lestvicah. Vključujejo tako neposredno obrambo (toksini, sredstva za zmanjšanje prebavljivosti itd.), ki same ščitijo rastline, kot tudi posredne obrambe, ki delujejo s komponentami rastlinske skupnosti (naravni sovražniki itd.). Vsa ta funkcionalna zapletenost je otežila ugotovitev, kaj je v hudi in nemirni naravi res pomembno.
Genetska transformacija rastlin zagotavlja dragoceno orodje za manipulacijo lastnosti, ki posredujejo v teh kompleksnih interakcijah, in omogoča integrativno analizo posameznih lastnosti. Vendar pa se vrednotenje transformantov običajno izvaja v rastlinjaku z znanimi izzivi, ne pa z velikim številom neznank, ki se pojavljajo v naravi. Poleg tega je bila znanstvena vrednost transformiranih rastlin v ekoloških raziskavah nesrečna žrtev polarizirane razprave o uporabi transformiranih rastlin v kmetijstvu.
Znanstveniki z Inštituta Max Planck za kemično ekologijo poročajo o vznemirljivem odkritju o lastnosti rastline, ki določa sestavo rastlinojede skupnosti, ki je nastala z genetskim utišanjem različnih komponent signalne poti, ki posreduje inducirano odpornost pri domorodcu. rastline in te rastline posadijo nazaj v njihov domači habitat.
Raziskovalec je preoblikoval divjo tobačno vrsto Nicotiana attenuata, da bi izrazil LOX3, HPL in AOS v protismiselni orientaciji. Vsi trije encimi so ključni regulatorji na poti oksilipina in znano je, da igrajo pomembno vlogo pri prepoznavanju ran v rastlinah. Vendar je bila njihova obrambna funkcija preizkušena le v laboratorijskih študijah. Ko so bile posajene v avtohtone habitate, so bile rastline s pomanjkanjem LOX3 bolj ranljive za prilagojene rastlinojede živali N. attenuata, vendar so pritegnile tudi dve novi vrsti rastlinojedih živali, ki sta se uspešno hranili in razmnoževali. Ti rezultati kažejo, da signalizacija jasmonata določa izbiro gostitelja za oportunistične rastlinojede živali in da inducirana obramba vpliva na sestavo rastlinojede skupnosti.
Rastline, ki rastejo v naravnih habitatih, so pod neizprosnim pritiskom rastlinojedih živali. Veliko teh napadalcev preprosto ne poznamo, ker se običajno ne hranijo z rastlinami. Vendar pa nekatere vrste rastlinojedcev očitno "testirajo" rastline. Ko se rastlina na to testiranje ne odzove z sprožitvijo inducirane obrambe, se rastlina pridruži seznamu taksonov na jedilniku rastlinojedca.
Ti poskusi kažejo, da se lahko z onemogočanjem posameznih genov v avtohtonih rastlinah in zasaditvijo teh rastlin nazaj v njihove avtohtone habitate lahko veliko naučimo o izzivih, s katerimi se rastline soočajo v resničnem svetu, in o tem, kako delujejo skupnosti in ekosistemi. Ti poskusi tudi ponazarjajo znanstveno vrednost naravnih habitatov. Naravna območja so bila vedno znanstveni laboratoriji za naravoslovce in ekologe.
Z odgovorno uporabo gensko spremenjenih avtohtonih rastlin se lahko znanstvena vrednost naravnih habitatov močno poveča in s tem zagotovi še en zagon za njihovo ohranjanje.
Domorodna tobačna rastlina Nicotiana attenuata je eden od modelnih sistemov, ki jih uporablja Oddelek za molekularno ekologijo na Inštitutu za kemično ekologijo Max Planck v Jeni za preučevanje ekoloških interakcij. Ta avtohtona rastlina je bila izbrana, ker zaseda naravno ekološko nišo, ki je najbolj podobna niši, v kateri se gojijo kmetijske rastline. S preučevanjem, kako se je ta avtohtona rastlina prilagodila življenju v tej niši, znanstveniki upajo, da bodo našli sredstva za povečanje ekološke prefinjenosti naših kmetijskih pridelkov ter razvili nižje vložke in bolj trajnostne kmetijske prakse.
