گلخانه

برخی از گیاهان می توانند سموم دفع آفات طبیعی خود را تولید کنند ، اما این تاکتیک خودآزمایی با قیمت کاهش کیفیت هوا به پایان می رسد.

سالهاست که ما به دلیل توانایی آنها در تمیز کردن هوا و کمک به مبارزه با آلودگی هوا مورد تحسین گیاهان قرار گرفته ایم. با این حال ، آنها همچنین ممکن است به صورت غیر منتظره در آلودگی هوا درگیر شوند ، در حالی که برخی ممکن است فقط سعی کنند آفات را دفع کنند ، اما این مکانیسم خاص خودآزمایی به محیط زیست آسیب می رساند.

محققان مدتهاست که می دانند گیاهان یک ماده شیمیایی طبیعی به نام ایزوپرن را ترشح کرده اند ، اما دقیقاً به همین دلیل و چگونه گیاهان این کار را انجام می دهند.

اگرچه فرض بر این بود که این یک روش مقاومت در برابر آفات است ، اما هیچ مدرک تجربی برای اثبات آن وجود ندارد.

انتشار مطالعه ای که تقریباً چهار دهه به طول انجامیده است ، در ژورنال Science Advances ، نشان می دهد که چگونه ایزوپرن به عنوان یک حشره کش طبیعی برای محافظت از برگهای گیاه در برابر حشرات عمل می کند.

گیاهان در شرایط دشوار محیطی مانند استرس گرما ، تمایل به تولید ایزوپرن بیشتر دارند. برای این منظور ، گیاهان تا ۵ ٪ از کربن ذخیره شده خود را برای سنتز ایزوپرن آزاد می کنند. تخصیص منابع قابل توجه به شکل گیری ایزوپنری اهمیت آن را نشان می دهد.

محققان دانشگاه ایالتی میشیگان آزمایش هایی را برای نشان دادن نقش اصلی این ترکیب انجام دادند. در آزمایش های گلخانه ای ، محققان گیاهان دخانیات را برای گسترش ایزوپرن با مهندسی زیستی انجام دادند و مشاهدات را با گیاهان دخانیات مقایسه کردند که ایزوپرن تولید نمی کردند.

این تیم دریافتند که یک آفت به نام Manduca Sexta به شدت به برگهای غیر انتشارات ایزوپن حمله کرده و برگهای آزاد شده ایزوپن را رها می کند.

طبق ISNA ، ۱۰ روز مشاهده نشان داد که گیاهان در طی دو ساعت به آفات پاسخ می دهند. نتایج نشان داد که حشره هایی که از برگهای ایزوپرونیک تغذیه می کنند ، بر خلاف حشره هایی که برگهای معمولی را جویده اند ، رشد کوتاهی را نشان می دهند که ممکن است در اثر مشکلات گوارشی ناشی از قرار گرفتن در معرض این ماده شیمیایی ایجاد شود.

با این حال ، ایزوپرن همانطور که فکر می کنید عمل نمی کند. خود ایزوپرن برای حشرات سمی نیست. درعوض ، واکنشی در گیاهان فراهم می کند که سطح اسید یاسمونیک را افزایش می دهد. این کار هضم پروتئین های گیاهی برای حشرات را دشوار می کند.

تام شارکی می گوید: “این خود دفاع ایزوپن نبود ، اما نتیجه آن کاری بود که ایزوپن با گیاه انجام داد.”

با این حال ، این مکانیسم کنترل آفات طبیعی با هزینه های زیست محیطی همراه است. ایزوپرن یک ترکیب آلی فرار (VOC) است که توسط گیاهانی مانند درختان بلوط و صنوبر تولید می شود. ایزوپرن دومین هیدروکربن است که پس از گسترش متان به دلیل فعالیت انسانی که در محیط زیست با نور خورشید و اکسیدهای نیتروژن در ارتباط است ، روی زمین آزاد می شود تا ازن تشکیل شود ، یک آلاینده مضر همراه با مشکلات تنفسی و نگرانی های زیست محیطی.

اکنون کشف این مکانیسم ایزوپرن ، محققان را به یک انتخاب دشوار تبدیل کرده است. این که آیا ما برای مهار آفات و بهبود امنیت غذایی ، یا محدود کردن توانایی محصولات تجاری برای تولید این ماده شیمیایی به امید محافظت از هوای نفس گیر ، نیاز به گیاهان ایزوپرن بیشتری داریم؟

Sharki ، خلاصه ای از مشکلی که مهندسان بیولوژیکی آینده با آن روبرو خواهند شد ، پرسید: آیا برای محافظت در برابر حشرات و تحمل تأثیر آن بر روی لایه ازن ، باید ایزوپرن را به محصولات زراعی اضافه کنیم ، یا باید گیاهان را به صورت ژنتیکی مهندسی کنیم تا هوا در حد امکان بهبود یابد؟