Kubadilika kwa majani ya kijani ni mwitikio wa haraka wa mmea kwa vitisho. Star61/Wikimedia Commons, CC BY-SA

Umewahi kujiuliza kuhusu noti hiyo kali, ya kijani inayokugusa pua unapokata nyasi au kukata shina za maua? Wale ni tetemeko la majani ya kijani, au GLVs: Mafuta yanayoyeyuka kwa urahisi ambayo mimea hutumia kuwasiliana na mimea mingine na kujilinda dhidi ya wanyama walao mimea au vimelea vya magonjwa kama vile bakteria au fangasi.

Karibu kila mmea wa kijani unaweza haraka kuunganisha na kutolewa GLVs inaposhambuliwa, zote mbili zikiwazuia washambuliaji moja kwa moja na vile vile kuwavutia wanyama wanaokula mimea kwa njia isiyo ya moja kwa moja kama vile wadudu na kuharakisha mbinu nyingine za ulinzi za mmea. Watafiti wanajua kwamba GLVs zina jukumu muhimu katika kulinda mimea, lakini jinsi zinavyofanya kazi bado haijulikani.

Mimi ni mtafiti wa biokemia, na kupitia ushirikiano kati ya Maabara ya Wang na Maabara ya Stratmann wa Chuo Kikuu cha South Carolina, wenzangu na mimi tunasoma jinsi seli za mimea zinavyotumia tetemeko la majani ya kijani kibichi. Katika yetu utafiti uliochapishwa hivi karibuni, tulitambua njia zinazowezekana za kuashiria ambazo GLVs hutumia kushawishi majibu ya ulinzi katika seli za nyanya. Lengo letu kuu ni kutafuta njia za kutumia GLVs kudhibiti wadudu waharibifu wa kilimo kwa kilimo safi.

Mifumo ya ulinzi katika mimea

Mimea hutumia mifumo mingi ya ulinzi ili kujilinda. The safu ya kwanza ya ulinzi inahusisha kuchunguza wavamizi wa microbial na uwepo wa uharibifu kwa kutumia mifumo ya molekuli inayohusiana na uharibifu, au DAMPs, ambazo ni molekuli zinazotolewa na seli zilizoharibika au zinazokufa.

Wakati seli inapotambua DAMP, huchochea mwitikio wa kinga na kukuza taratibu za ukarabati. Pia inaongoza kwa mabadiliko katika mkusanyiko wa ioni za kalsiamu, kuamsha zaidi jeni na protini zinazohusiana na kinga. DAMPs pia washa protini kawaida katika njia nyingi za kuashiria mkazo ambazo huwasha majibu mengine ya ulinzi. Mimea ina njia kadhaa za ulinzi.

Tafiti nyingi zimeonyesha kuwa madhara ya GLVs ni sawa na DAMPs. Kwa hivyo, mimi na timu yangu tulitaka kuthibitisha kama GLVs zinaweza pia kufanya kazi kama DAMPs.

Ili kufanya hivyo, tulisoma ni protini gani huwashwa au kuzimwa kwenye seli za nyanya. Kemikali kubadilisha muundo wa protini kupitia mchakato unaoitwa fosforasi huiwasha au kuizima. Phosphorylation ya protini ina jukumu kuu katika kudhibiti idadi kubwa ya michakato ya seli na inahusisha njia nyingi za maambukizi ya ishara. Kusoma phosphoproteome, au protini zote zilizo na fosforasi katika mfumo mmoja, wa seli za nyanya zinaweza kutusaidia kulinganisha njia za kuashiria za GLVs na DAMPs.

Tuligundua kwamba protini nyingi zinazohusika katika njia za kuashiria tete za majani ya kijani zilihusika katika kudhibiti mfadhaiko. Hizi zilijumuisha vipengele vingi vya njia za kuashiria za DAMP, zinazounga mkono dhana yetu kwamba GLVs hufanya kazi kama DAMP katika kuwezesha majibu ya ulinzi.

Kutumia GLVs katika kilimo

Kilimo mara nyingi huweka shinikizo kubwa kwa maliasili na mazingira. Kwa mfano, matumizi ya dawa za kawaida zinaweza kusababisha uharibifu wa mazingira na upinzani wa wadudu.

Dawa za Viuadudu wanaongezeka kwa umaarufu kama mbadala yenye sumu kidogo. Hawa ni viumbe wa asili au misombo ambayo hukandamiza ukuaji na kuenea kwa wadudu. Kwa mfano, misombo tete hai kutoka kwa mimea ni aina ya dawa ya kuua wadudu ambayo imethibitishwa kuruhusu kupunguza matumizi ya viua wadudu vya sintetiki ili kudhibiti wadudu katika nafaka za chakula zilizohifadhiwa.

Kwa hivyo, GLVs inaweza pia kuwa dawa bora ya kuua wadudu katika kilimo. Utafiti mmoja umeonyesha kuwa GLVs zinaweza kuvutia wadudu waharibifu wa mimea Apion miniatum mende, kulisha vamizi na vigumu kudhibiti magugu, Rumex confertus. Kwa kuongeza, tafiti za shambani kwenye mimea ya tumbaku pori ziligundua kuwa kutoa GLVs kunaweza kuvutia maadui wa wanyama walao mimea. Uwepo wa washindani hawa wa mimea ya mimea hauwezi kudhibiti wadudu tu bali pia kuongeza uzalishaji wa mimea iliyoshambuliwa.

Kwa utafiti zaidi, tunaamini GLVs zina uwezo wa kudhibiti wadudu kwa asili na kusaidia kilimo endelevu.

Sasimontcan Tanarsuwongkul, Ph.D. Mgombea katika Biokemia, Chuo Kikuu cha South Carolina

Makala hii imechapishwa tena kutoka Mazungumzo chini ya leseni ya Creative Commons. Soma awali ya makala.