Erre a következtetésre jutott a németországi Max Planck Társasághoz tartozó kémiai-ökológiai kutatóintézet egy új, nyárfákkal végzett kísérletben. A kutatók kimutatták, hogy a jázmonsav szintje olyan nyárfákban is magasabb volt, amelyek nagyobb mennyiségű szalicilsavat termeltek, vagy amelyeket közvetlenül szalicilsavval kezeltek.
A növényvédelemben szerepet játszó hormonok kedvező kölcsönhatásának ismerete segíthet, hogy sikeresebben fellépjünk a nyárfák és más fásszárúak kártevői és kórokozói ellen.
Mégsem blokkolják egymást
A növényi vagy fitohormonok feladata a növények növekedésének és fejlődésének összehangolása, ezenkívül szabályozzák a növények kórokozókkal szembeni immunválaszát is. Eddig széles körű tudományos egyetértés volt azzal kapcsolatban, hogy a szalicilsav és a jázmonsav védőhormonok jelátviteli útvonalai ellentétes irányban működnek: ha a növény több szalicilsavat termel, az blokkolja a jázmonsav termelődését, és fordítva. A kutatók ezt több ízben is kimutatták a lúdfű (Arabidopsis thaliana) kísérleti példányain, és ezt tapasztalták több egynyári növény esetében is. Most azonban Chhana Ullah, a kísérlet publikációjának első szerzője arra hívta föl a figyelmet, hogy a korábbi feltételezéssel ellentétben – miszerint a szalicilsav és a jázmonsav képződése antagonisztikus – a kutatók már korábbi, nyárfákon végzett vizsgálataik során azt tapasztalták, hogy mindkét hormon koncentrációja egyszerre növekszik kórokozó gombákkal való fertőzés hatására.
Annak érdekében, hogy megtudják, hogyan befolyásolja a szalicilsav szintje a jázmonsav képződését, a tudósok genetikailag módosították a Németországban őshonos Populus nigra (fekete nyár) tesztpéldányait, hogy azok nagyobb mennyiségű szalicilsavat termeljenek, mint a kontrollnövények. Egy másik kísérletben pedig szalicilsavat juttattak közvetlenül a genetikailag nem módosított nyárfák leveleire. Tehát genetikai módosítással és közvetlenül, kémiai úton befolyásolták a nyárfák szalicilsav-tartalmát, majd széles körű kémiai elemzéseket végeztek a gombával fertőzött és egészséges növényeken. Ez lehetővé tette, hogy elkülönítsék a szalicilsav hatását más tényezőktől, és fény derült arra is, hogy közvetlenül serkenti a jázmonsav termelődését.
Ráadásul ezek a növények több antimikrobiális anyagot, flavonoidokat termeltek, még akkor is, ha semmilyen kórokozóval nem fertőződtek. A sok szalicilsavat termelő növényekkel és a Melamspora larici-populina rozsdagombával fertőzött kontrollnövényekkel végzett további összehasonlító vizsgálatok azt mutatták, hogy a nagyobb szalicilsav-koncentráció ellenállóbbá tette a nyárfákat a gombafertőzéssel szemben.
Meglepő módon a gombákkal szembeni nagyobb rezisztencia, és a jobb védekezőképesség miatt a fák növekedése nem lassult, mint ahogy azt korábban a lúdfű és más egynyári növények esetében megfigyelték. A kutatók szerint a lúdfű esetében csak a szalicilsav vagy a jázmonsav szabályozza az immunválaszt, míg a másik hormon elnyomja. Magasabb mennyiségű szalicilsav termelődik az élő növényi anyagokkal táplálkozó biotróf kórokozók támadásakor, míg a jázmonsav az elhalt növényi szövetekkel táplálkozó rovarok vagy nekrotróf kórokozók fertőzésekor keletkezik.
Az egynyári növények hasznot húzhatnak ebből a stratégiából, mert nem rendelkeznek elegendő „erőforrással” ahhoz, hogy egyszerre akár több kórokozó vagy kártevő ellen védekezzenek. Ez lehet az oka annak is, hogy a lúdfű zárt térben „visszafogja” a saját növekedését, így védekezik, fogalmazott Jonathan Gershenzon, a biokémiai osztály vezetője, ahol a vizsgálatot végezték.
Másképp működik a folyamat
Ellentétben a lágyszárú növényekkel, a nyárfák és más fás szárú fajok erőforrásai kevésbé korlátozottak. Emellett a fákat hosszú élettartamuk miatt egyszerre több különböző „ellenség” – gombák, baktériumok, hernyók, rovarok – is megtámadhatja. Elképzelhető, hogy a fák az evolúció során úgy fejlődtek, hogy a hatékony védekezés érdekében megosszák a szalicilsav és a jázmonsav jelátviteli útvonalait.
A kutatókat meglepte, hogy a nyárfák magas szalicilsavszintje nem aktiválja a patogenezishez (betegség kialakulásának folyamatához) kapcsolódó PR géneket, noha ezekről ismert, hogy a szalicilsav jelátviteli útvonalának fontos markerei a lágyszárúaknál. Ugyanakkor azt találták, hogy a PR gének aktiválódása egyértelműen kimutatható volt a rozsdagombára érzékeny nyárfákban. Nyilvánvaló, hogy a nyárfában a PR gének aktiválódását nem a szalicilsav jelátviteli rendszere szabályozza, hanem egy másik mechanizmus, összegezte az észrevételt Chhana Ullah. Az általa vezetett kutatócsoportnak még azt kell kiderítenie, hogy a szalicilsav és a jázmonsav pozitív kölcsönhatásának molekuláris mechanizmusa pontosan hogyan működik nyárfában, illetve milyen szerepet játszanak a PR gének a nyárfában és más fás szárú fajokban.
A nyárfafajokat sokféleségüknek köszönhetően régóta nagyon változatosan hasznosítják, a nép fájának is nevezik, erre utal a nemzetség Populus elnevezése is. A nyárfa nagyon gyorsan növekszik, magas a cellulóztartalma, különösen fontos a papír- és cellulózipar számára, ugyanakkor az energiaipar szempontjából is érdekes. Hatékonyabb növényvédelme mindannyiunk érdeke, fogalmazott Jonathan Gershenzon.