O „limbă secretă” a plantelor: Cercetătorii descifrează semnalele celulelor vegetale

Semnalele provenite din pereții celulari ai plantelor joacă un rol esențial în reglarea creșterii, reproducerii și apărării imune, iar oamenii de știință abia încep să înțeleagă complexitatea acestor procese.

Noile cercetări sugerează că descifrarea acestei „limbi moleculare” ar putea duce la culturi mai rezistente și mai productive, se arată în revista Nature.

Pereții celulari, centre de comunicare biologică

Mult timp, pereții celulari au fost considerați structuri pasive, simple „containere” pentru interiorul celulei. Însă studiile recente, bazate pe tehnici moleculare moderne, arată că pereții sunt entități dinamice, capabile să trimită și să primească semnale. Ele coordonează formarea țesuturilor, reacțiile la stres și activarea imunității.

Pereții celulari sunt alcătuiți în principal din polizaharide, fibre rigide de celuloză și lanțuri complexe de pectină. Când agenții patogeni, precum ciupercile, pătrund în perete, fragmentele de polizaharide rezultate declanșează răspunsul imunitar al plantei.

În consecință, planta întărește peretele prin depunerea unei alte polizaharide, numită caloză, și produce molecule antimicrobiene.

Unii agricultori folosesc deja fragmente de pereți celulari provenite din alge sau fungi pentru a stimula apărarea naturală a culturilor, reducând nevoia de fungicide.

Antonio Molina, biolog la Universitatea Tehnică din Madrid, afirmă că aceste tratamente „pregătesc” plantele pentru infecții viitoare, dar efectul lor durează doar câteva săptămâni.

Pectina, cheia flexibilității și a comunicării celulare

Creșterea plantelor depinde de capacitatea pereților celulari de a se extinde și de a se întări la momentul potrivit — un proces controlat în mare parte de pectină.

Acest polizaharid complex poate fi mai rigid sau mai moale, în funcție de prezența grupărilor metilice. Când aceste grupări sunt îndepărtate de enzime, pectina devine capabilă să formeze legături cu calciul, rigidizând structura.

Sebastian Wolf, biolog molecular la Universitatea din Tübingen, a demonstrat că pectina nu are doar un rol structural, ci și unul de semnalizare. Când receptorii de la suprafața celulei detectează prea multă pectină metilată, aceștia transmit semnale interne pentru a ajusta compoziția peretelui.

Un alt receptor, numit FERONIA, recunoaște pectina nemetilată și contribuie la modelarea celulelor de la suprafața frunzelor, care capătă forme interconectate, asemănătoare pieselor de puzzle. Astfel, pectina și celuloza lucrează împreună pentru a da frunzelor rezistență și formă.

Wolf și colegii săi investighează în continuare modul în care aceste semnale influențează dezvoltarea plantelor și cred că manipularea acestor căi de comunicare ar putea permite modificarea formei, creșterii sau rezistenței plantelor.

„Putem schimba fundamental modul în care plantele cresc și arată”, afirmă cercetătorul, deși recunoaște că procesele de bază trebuie înțelese mai profund înainte de a fi aplicate în agricultură.

Descifrarea limbajului molecular al plantelor nu doar că rescrie concepțiile despre biologia vegetală, ci deschide și perspective noi pentru o agricultură sustenabilă și inteligentă.