Pflanzen scheinen sich selbst zu behandeln, indem sie bei Stress ihr eigenes Aspirin produzieren

Pflanzen im Labor ändern ihre Farbe als Reaktion auf hohen Lichtstress. (Jin-Zheng Wang/UCR)

Möglicherweise greifen Sie zu einem Schmerzmittel, wenn Kopfschmerzen auftreten, und es scheint, dass Pflanzen etwas Ähnliches tun: Wenn sie durch Gefahren in ihrer Umgebung gestresst werden, sind Pflanzen in der Lage, ihr eigenes Aspirin zu produzieren.

Eine neue Studie untersucht diesen besonderen Selbstverteidigungsmechanismus in Pflanzen und wie die Produktion des aktiven Metaboliten von Aspirin – Salicylsäure – reguliert wird.

Während Salicylsäure vom Menschen seit Jahrhunderten zur Behandlung von Schmerzen und Entzündungen eingesetzt wird, spielt sie in Pflanzen eine grundlegende Rolle bei der Signalübertragung, Regulierung und Abwehr von Krankheitserregern.

Wird in Chloroplasten (den winzigen grünen Organellen, in denen der Prozess stattfindet) hergestellt Photosynthese durchgeführt wird), wird es typischerweise als Reaktion auf Stress erzeugt.

„Es ist, als würden Pflanzen ein Schmerzmittel gegen Schmerzen verwenden, genau wie wir es tun.“ sagt Pflanzenbiologin Wilhelmina van de Ven von der University of California, Riverside (UCR).

Um die komplexe Reaktionskette von Pflanzen unter Stress besser zu verstehen, führten van de Ven und ihr Team biochemische Analysen an Pflanzen durch, die mutiert waren, um die Auswirkungen wichtiger Stresssignalwege zu blockieren.

Umweltbelastungen erzeugen reaktive Sauerstoffspezies (ROS) in allen lebenden Organismen. Ein Beispiel, das Sie vielleicht kennen, ist ein Sonnenbrand auf der Haut, wenn Sie zu lange ohne Sonnenschutzmittel direkter Sonneneinstrahlung ausgesetzt sind.

Bei Pflanzen gehören zu diesen Belastungen unfreundliche Insekten, Trockenheit und übermäßige Hitze. Während hohe Mengen an ROS in Pflanzen tödlich sein können, haben kleinere Mengen eine wichtige Sicherheitsfunktion – und daher ist die Regulierung von entscheidender Bedeutung.

Forscher eingesetzt Gänsekresse bzw Arabidopsis als Modellpflanze für die Experimente. Sie konzentrierten sich auf ein Frühwarnmolekül namens MEcPP, das auch in Bakterien beobachtet wurde Malaria Parasiten.

Es scheint, dass MEcPP, wenn es sich in einer Pflanze ansammelt, eine chemische Reaktion und Reaktion auslöst, zu der auch Salicylsäure gehört.

Dieses Wissen könnte uns helfen, Pflanzen in Zukunft so zu modifizieren, dass sie widerstandsfähiger gegen Umweltgefahren sind.

„In nicht tödlichen Konzentrationen sind ROS wie ein Notruf zum Handeln und ermöglichen die Produktion von Schutzhormonen wie Salicylsäure.“ sagt der Pflanzengenetiker Jin-Zheng Wang von UCR. „ROS sind ein zweischneidiges Schwert.“

„Wir möchten die gewonnenen Erkenntnisse nutzen, um die Pflanzenresistenz zu verbessern.“ „Das wird für die Nahrungsmittelversorgung in unserer immer heißer und heller werdenden Welt von entscheidender Bedeutung sein.“

Wir wissen immer noch viel über das MEcPP-Molekül und seine Funktion, aber wenn wir verstehen, wie dieser Mechanismus funktioniert, könnten Wissenschaftler ihn für ihre eigenen Zwecke nutzen: Pflanzen produzieren, die besser mit Stress und Belastungen zurechtkommen.

Wir wissen, dass sowohl Pflanzen als auch Tiere einem zunehmenden Druck ausgesetzt sind aus einer sich erwärmenden Welt , und es ist nicht klar, wie viele Arten überleben können, wenn die Durchschnittstemperaturen weiter steigen.

Wie die Forscher betonen, sind die in dieser Studie untersuchten Belastungen – Reaktionen auf große Hitze, ständige Sonneneinstrahlung und Wassermangel – derzeit alle bei Pflanzen auf der Welt anzutreffen … und natürlich, wenn Pflanzen in Schwierigkeiten sind, Wir auch.

„Diese Auswirkungen gehen über unsere Nahrung hinaus“ sagt der Molekularbiochemiker Katayoon Dehesh von UCR.

„Pflanzen reinigen unsere Luft, indem sie Kohlendioxid binden, spenden uns Schatten und bieten Lebensraum für zahlreiche Tiere.“ Die Vorteile einer Verbesserung ihres Überlebens sind exponentiell.“

Die Forschung wurde veröffentlicht in Wissenschaftliche Fortschritte .

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