잎맥이 선명하게 보이는 잎
녹색 잎의 휘발성 물질은 위협에 대한 식물의 신속한 대응입니다. Star61/위키미디어 공용, CC의 BY-SA

잔디를 깎을 때나 꽃줄기를 자를 때 코에 닿는 날카로운 녹색 향이 궁금했던 적이 있나요? 사람들은 녹색 잎 휘발성 물질(GLV): 식물이 다른 식물과 소통하고 초식동물이나 박테리아나 곰팡이 같은 병원균으로부터 자신을 방어하기 위해 사용하는 쉽게 증발되는 오일입니다.

거의 모든 녹색 식물은 빠르게 GLV 합성 및 출시 공격을 받으면 공격자를 직접적으로 물리칠 뿐만 아니라 곤충과 같은 초식 동물의 포식자를 간접적으로 유인하고 식물의 다른 방어 메커니즘을 프라이밍합니다. 연구자들은 GLV가 식물을 보호하는 데 중요한 역할을 한다는 것을 알고 있지만 어떻게 작동하는지는 불분명합니다.

나는 생화학 연구원, 그리고 두 기업 간의 협력을 통해 왕연구소 과 스트라트만 연구소 사우스 캐롤라이나 대학의 동료들과 저는 식물 세포가 녹색 잎의 휘발성 물질을 어떻게 배치하는지 연구합니다. 우리의 최근 발표 된 연구, 우리는 토마토 세포에서 방어 반응을 유도하기 위해 GLV가 사용하는 잠재적인 신호 전달 경로를 확인했습니다. 우리의 궁극적인 목표는 보다 깨끗한 농업을 위해 GLV를 사용하여 농업 해충을 방제하는 방법을 찾는 것입니다.

식물의 방어 시스템

식물은 자신을 보호하기 위해 다양한 방어 시스템을 사용합니다. 그만큼 첫 방어선 미생물 침입자와 손상 여부를 감지하는 것이 포함됩니다. 손상 관련 분자 패턴(DAMP), 이는 손상되거나 죽어가는 세포에서 방출되는 분자입니다.

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세포가 DAMP를 식별하면 면역 반응을 유발하고 복구 메커니즘을 촉진합니다. 그것은 또한 다음으로 이어진다. 칼슘 이온 농도의 변화, 면역 관련 유전자와 단백질을 더욱 활성화시킵니다. DAMP도 단백질을 켜다 다른 방어 반응을 활성화하는 많은 스트레스 신호 경로에서 흔히 볼 수 있습니다. 식물에는 여러 가지 방어 수단이 있습니다.

많은 연구에서 다음과 같은 사실이 밝혀졌습니다. 의 효과 GLV는 와 유사한 DAMP. 따라서 우리 팀과 나는 GLV가 DAMP 역할도 할 수 있는지 여부를 증명하고 싶었습니다.

이를 위해 우리는 토마토 세포에서 어떤 단백질이 켜지거나 꺼지는지 연구했습니다. 이라는 과정을 통해 단백질의 구조를 화학적으로 변화시키는 것 인산화 켜거나 끕니다. 단백질 인산화는 수많은 세포 과정을 조절하는 데 중심적인 역할을 하며 많은 신호 전달 경로를 포함합니다. 포스포프로테옴 연구또는 토마토 세포의 한 시스템에서 인산화되는 모든 단백질은 GLV와 DAMP의 신호 전달 경로를 비교하는 데 도움이 될 수 있습니다.

우리는 녹색 잎의 휘발성 신호 전달 경로에 관여하는 많은 단백질이 스트레스 조절에 관여한다는 사실을 발견했습니다. 여기에는 DAMP 신호 전달 경로의 많은 구성 요소가 포함되어 GLV가 방어 반응 활성화에서 DAMP처럼 기능한다는 가설을 뒷받침합니다.

농업에 GLV 사용

농업은 종종 천연자원과 환경에 상당한 압력을 가합니다. 예를 들어, 기존 살충제를 사용하면 다음과 같은 결과가 발생할 수 있습니다. 환경 악화 및 해충 저항성.

생물 살충제 독성이 덜한 대안으로 인기가 높아지고 있습니다. 이는 해충의 성장과 확산을 억제하는 자연 발생 유기체 또는 화합물입니다. 예를 들어, 휘발성 유기 화합물 식물에서 추출한 살충제는 저장된 식품 곡물의 해충을 관리하기 위해 합성 살충제의 사용을 줄일 수 있는 것으로 입증된 일종의 생물살충제입니다.

따라서 GLV는 농업에서도 효과적인 생물농약이 될 수 있습니다. 한 연구에 따르면 GLV는 식물 해충인 식물 해충을 유인할 수 있는 것으로 나타났습니다. 아피온 미니아텀 딱정벌레, 먹이를 주다 침입적이고 통제하기 어려운 잡초, 루멕스컨퍼투스. 또한 야생 담배 식물에 대한 현장 연구에서는 GLV를 방출하면 초식 동물의 적을 유인할 수 있다는 사실이 밝혀졌습니다. 이러한 초식동물 경쟁자의 존재는 해충을 방제할 수 있을 뿐만 아니라 감염된 식물의 생산량을 증가시킵니다..

추가 연구를 통해 우리는 GLV가 자연적으로 해충을 통제하고 지속 가능한 농업을 지원할 수 있는 잠재력을 가지고 있다고 믿습니다.대화

사시몬타칸 타나르수웡쿨, 박사 생화학 후보자, 사우스 캐롤라이나 대학

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