Vattendroppar utlöser stresshormon hos växter

En vattendroppe som landar på ett blad gör inte bara att blomman växer.

Den utlöser också snabbt stresshormoner som kan göra växter rustade mot sjukdomar och torka, visar en ny studie som letts av forskare vid Lunds universitet.

Växter kan till skillnad från människor inte känna smärta. Men deras försvarssystem kan aktiveras på biokemisk nivå genom yttre påverkan, som när det regnar, blåser eller vid beröring av människor och djur.

En ny internationell studie med bland annat forskare från Lunds universitet och Sveriges lantbruksuniversitet i Umeå visar att vattendroppar inte bara förser växten med näring. Gener, proteiner och tillväxthormoner påverkas också i växten inom loppet av bara tio minuter från att bladet träffas av vatten. Forskarna har kartlagt en av mekanismerna bakom hur detta är möjligt.

Vanlig blomsprej

De använde en vanlig blomsprejflaska inställd på mjuk stråle i labbmiljö och duschade växten backtrav (Arabidopsis thaliana) med vatten på 15 centimeters avstånd. Sedan registrerades molekylförändringar på cellnivå 10, 25, 40, 60 och 120 minuter efter behandlingen.

Efter runt 25 minuter inträffade kulmen då vissa gener påverkades av egna stresshormoner ett hundratal gånger, och bara 15 minuter senare hade effekten avtagit till fem–tio gånger.

Olivier Van Aken, lektor i molekylär cellbiologi vid Lunds universitet och den som lett studien, säger att de upptäckt hur specifika proteiner vid namn MYC2, MYC3, MYC4 gör reaktionen möjlig.

– Proteiner reglerar hur reaktionen slås på, och antagligen av, bara inom ett par minuter. Det var känt att stresshormon släpps ut men det var inte känt hur det fungerar, så vi har visat att vissa proteiner är viktiga för att släppa ut den stora mängden stresshormoner.

Starkare stjälk

Effekten går inte att se med blotta ögat. Men Olivier Van Aken tar växterna sensitiva, vars blad drar ihop sig vid beröring, och Venus flugfälla som extrema exempel på liknande reaktioner där effekterna går att se.

Varför backtrav reagerade så kraftigt och snabbt på vattnet är dock inte helt klarlagt. En teori är att reaktionen fungerar som en förstärkt försvarsmekanism. Växter med sjuka blad skulle kunna katapultera bakterier och virus till friska växter via vattendropparna och därför vill friska plantor skydda sig.

Men utöver att leda till ökad motståndskraft mot sjukdomar kan stimuleringen också leda till att blomning fördröjs och att tillväxten hämmas, säger Olivier Van Aken.

– Traktorer som sprutar ut bekämpningsmedel orsakar samma reaktion. Om man behandlar växten varje dag kommer den att bli stressad, blomma senare men å andra sidan kommer den att bli mer motståndskraftig mot vissa infektioner och stjälken bli starkare och bryts inte av lika lätt.

Japanskt jordbruk

Inom japanskt jordbruk används en metod som går ut på att trampa ner spannmål under tillväxtfasen för att få rikligare skördar. Olivier Van Aken menar att mekanisk stimulering spelar en större roll än man tidigare trott och studien, som publiceras i den vetenskapliga tidskriften Proceeding of the National Academy of Sciences, skulle kunna leda till ökad kunskap om hur skördar kan bli både större, mer motståndskraftiga och billigare att odla.

– Det här används vad jag vet knappt i Europa.

På experimentell nivå genomför han nu en behandling av små plantor vete, havre och korn för att se om de senare utvecklar ett bättre motstånd mot torka och infektioner.