– Olyan ez, mint egy várfal a város körül. Gyorsan be kell csukni a kapukat, hogy ne jusson be több patogén – mondta Dr. Poór Péter növénybiológus a sztóma bezáródásáról. Ez a gyors növényi reakció eddig is jól ismert volt. A kutatók 2010 óta tudják, hogy a patogén felszínén lévő fehérje érzékelésekor a növényben etilén, egy gázhalmazállapotú stresszhormon keletkezik, különböző jelátviteli folyamatok hatására pedig már egy órán belül bezáródnak a növények pórusai a betolakodók előtt. Ezek a növényi pórusok egyébként más hatásra, például vízhiányra, sötétre is gyorsan záródással válaszolnak. A stresszhatás által kiváltott etiléntermelésre azért van szükség, mert a növénynek nincs szív- és érrendszere, így gázmolekulákkal gyorsabban tud reagálni.

A véletlennek köszönhető, hogy kiderült: a sejtek nem csak a növényt védik

Mivel napszakfüggő, hogyan reagál a növény hormonálisan egy-egy ilyen behatásra, az SZTE Biológia Intézet kutatói délután is megvizsgálták a növényi reakciót: ekkor vették észre, hogy hat órával a kezelés után egy másik hormon és annak jelátvitele is bekapcsol, a jázmonsav és a defenzint kódoló gén expressziója.

Egyes kutatók már leírták a jázmonsav és a defenzin jelenlétét, de csak mint markereket; hogy miért, és milyen funkcióval bírnak a növényen belül, ezt most vizsgálták először. A kutatók arra voltak kíváncsiak, hogy hat órával a kezelés után miért termelődik nagy mennyiségben ez a hormon és a defenzin. Antitesteket termeltettek az említett fehérjére, arannyal összekapcsolva pedig elektronmikroszkóp segítségével megfigyelték, hol vannak az aranypöttyök, amelyek a defenzinek jelenlétére utalnak. A defenzin molekula fontos védelmi funkcióval rendelkezik, a vizsgálat pedig azt bizonyította, hogy a növény epidermiszében – a bőrszövet sejtfalában – és a zárósejtekben szignifikánsan megnőtt a mennyisége, éppen azokon a helyeken, ahol a növénybe bejut a baktérium. Így a kórokozót már a bejutásnál támadás éri, kapja az antimikrobiális hatású defenzint. A kutatásban ugyancsak részt vevő kollegák PCR-tesztek segítségével azt is kiderítették, hogy nemcsak a fotoszintézisért felelős mezofillum sejtek termelik meg a defenzineket, de maguk a zárósejtek is.

Dr. Poór Péter növénybiológus, fotó: Kovács-Jerney Ádám

Természetes úton tehetik ellenállóbbá a növényeket

És hogy ennek milyen gyakorlati haszna lehet? Dr. Poór Péter elmondta, publikációjuk széleskörű kollaboráció eredménye, számos SZTE-s tanszék és kutatócsoport dolgozott együtt. Az egyetem Biotechnológiai és Mikrobiológiai Tanszékén a paradicsomdefenzint több növénypatogénre jelenleg is tesztelik. Ezzel a tudással a saját természetesen is megtermelt anyagaikkal tudnák ellenállóbbá tenni a növényeket. A gyakorlatban a mesterségesen előállított, természetes ellenanyagokat permeteznék a növénykultúrákra.

A növény egésze reagál a patogén megjelenésére

– A védekezésben további szintet jelent, hogy nemcsak lokálisan, hanem szisztemikusan is reagál a növény a patogének megjelenésekor – mondta Dr. Czékus Zalán. – Ezt a PhD-kutatásom során úgy bizonyítottuk, hogy egy alsóbb levélemeletet kezeltük meg, és ennek a szisztemikus, egész növényre kiterjedő hatását vizsgáltuk azzal, hogy a fölötte lévő levéllemezeket is felhasználjuk a mintavétel során – magyarázta a kutató, majd hozzátette, a növény jelátviteli folyamatai történhetnek gázokkal, és a növény szállítószövetein keresztül, a vaszkuláris rendszerben is. Ezeket a védekezésben szerepet játszó molekulákat több pályázat keretén belül is vizsgálják az SZTE Növénybiológiai Tanszéken.

A vizsgálatot a paradicsomnövényen végezték el, és már egy órával a kezelés után jelentkezett az egész növényre kiterjedő hatás. – Egy óra növénydimenzióban nagyon gyors – hangsúlyozta Dr. Poór Péter.

A paradicsomnövényben jól vizsgálhatók a jelátviteli folyamatok. Fotó: Kovács-Jerney Ádám

Zalán etilénről és a fényfüggésről szóló cikkét a világ vezető növénybiológiával foglalkozó szaklapjában is hivatkozták. Fotó: Kovács-Jerney Ádám

Az országban egyedülálló módon tudták vizsgálni a szöveti kötelékben lévő növényi sejtek fotoszintézisét

Egy kórokozó megjelenésének hatására a növény nemcsak elzárja a pórusait, és védekező molekulákat termel, hanem fotoszintézisének aktivitása is megváltozik. – Európában csak néhány helyen van olyan készülék, amellyel egy sejt fotoszintézisét lehet mérni a szöveti kötelékben, és mi itt a Szegedi Tudományegyetemen ilyen használhattunk – mondta Dr. Poór Péter. A mérés során a szegedi kutatók azt tapasztalták, hogy a kezelt növény gyors válasza során visszaesett a fotoszintetikus aktivitás a zárósejtekben. Ennek oka lehet többek között a védekezésben jelátvivő molekulaként is funkcionáló reaktív oxigénformák termelődése. Hosszú távon azonban nem változott a tipikus aktivitás, illetve míg a zárósejtek fotoszintetikus aktivitása csökkent, a mezofillum sejteké nem. Ez azt mutatja, hogy a sztómákat alkotó zárósejtekben védekezési folyamatok indultak be.

A Dr. Czékus Zalán által összefogott tudományos publikáció a Physiologia Plantarum című szakfolyóiratban jelent meg, vagyis D1-es besorolású, azaz a szakterület felső 10%-ába tartozik. 

Balog Helga
Fotó: Kovács-Jerney Ádám