Pflanzen reagieren auf Salz, wie Menschen auf Schmerzen (Op-Ed) reagieren

Dieser Artikel erschien ursprünglich in The Conversation. Die Publikation beigetragen Artikel Leben Wissenschaft Experten stimmen: Op-Ed & Einblicke.

Eisigen Wintern und trockenen Sommern schaffen salzigen Boden. In einigen Regionen hat die zunehmende Trockenheit konzentriert sich natürlich vorkommendes Salz im Boden, während in anderen, steigende Meerwasser das Grundwasser mit Meersalz kontaminiert. Neue Forschung schlägt vor, dass Pflanzen Welle sind ein Kalzium nur um zu überleben in den zunehmend salzigen oder Kochsalzlösung, Böden, die ein Problem der Welt geworden.

Menschen haben zu erhöhte Bodenversalzung, beigetragen, wie Land-und Wasser Grundwasserspiegel verändert und Menschen beeinflusst Klimawandel verschiebt sich Regen und Luft-Temperatur-Muster. Zwar es unlogisch scheint, erhöht sogar Bereich Bewässerung Bodenversalzung. Alle Wasser auf den Boden aufgebracht enthält etwas Salz. Wie Pflanzen nicht in der Lage sind, Salz, zu absorbieren, nach Verdampfung des Wassers entfernt können die Pflanze nicht verwenden, was bleibt, ist das Salz, die im Laufe der Zeit aufbaut.

Diese Wurzeln nicht zum laufen gemacht.

In eisigen Wintern ist Salz auf den Boden in immer größeren Mengen zur Verwaltung von Schnee und Eis geschleudert. In den vergangenen 50 Jahren ist die Anwendung von Salz auf den Straßen und Gehwege drastisch angestiegen: 1960, rund 3 Millionen Tonnen Salz verteilten sich auf nordamerikanischen Straßen; Heute ist diese Zahl 20 Millionen Tonnen.

Frühling, Regen Abfluss trägt Salz von der Straße und ins Grundwasser und Böden rund um die Schultern. Die kumulativen Effekte von Salz Anwendung Straßen und Gehwege sind gekennzeichnet. Einige Süßwasser Fluß Wasserscheiden habe Salzgehalte zwischen 100 und 250 % steigen. Und diese steigen jedes Jahr.

Dies stellt ein erhebliches Problem, wie Salz ist in der Regel giftig für Pflanzen – wie viele Schüler im Klassenzimmer Experimente, schlüssig nachgewiesen wird und "Salzen der Erde" eine Taktik von siegreichen Armeen verwendet war, um ihre Feinde zu bestrafen und machen es schwieriger, das Land reinhabit.

Angewurzelt, entziehen nicht Pflanzen die toxische Wirkung von Salz, so dass steigende Salzgehalt eine ernste Gefahr für sowohl Pflanzenproduktion und generell ein ganzes Ökosystem Gesundheit ist.

Neuere Forschungen von Won-Gyu Choi und seine Kollegen im Labor von Simon Gilroy an der University of Wisconsin hat herausgefunden, dass Kalzium ein Schlüsselelement in Pflanzen Erstreaktion spielt zu salzen. Wenn Pflanzen Salz spüren, wie sie reagieren durch die Schaffung einer "Kalzium-Welle", übergibt eine erhöhte Konzentration von Kalzium-Ionen, die in einer kleinen Welle unter dem Gesichtspunkt der Salz Wahrnehmung, in der gesamten Anlage. Die Welle entsteht durch die Freisetzung von Kalzium, in denen die Pflanzen in ihren Zellen gespeichert.

Die Autoren der Studie verwendet ein neuartiges System, um Änderungen an Kalzium in Pflanzenzellen durch verfahrenstechnische Anlagen zu beobachten, die ein Protein schaffen würde, die nach dem Stand der gegenwärtigen Kalzium fluoresziert.

Wenn sie Pflanzenwurzeln auf verschiedene Reize wie Kälte ausgesetzt, berühren, oder stress, die Pflanzen reagierten in der Regel mit erhöhten Kalzium-Konzentrationen zum Zeitpunkt der Anwendung. Wenn Wurzeln Salz, Kalzium rose am Point of Contact, spürte gefolgt von benachbarten Zellen in eine kontinuierliche Welle mit zwei Zellen pro Sekunde in der gesamten Anlage. Die Kalzium-Welle reiste von den Wurzeln bis hin zu den Spitzen der Triebe und Blätter oben Boden innerhalb von zwei Minuten.

Pflanzen Meldung die

Wenn der Pflanzen das Signal empfangenen schießt, veränderten sie, was sie taten. In der Tat, montiert sie, was am besten beschrieben als Verteidigung Antwort sein könnte. Nach Erhalt der Kalzium-Licht-Mitteilungen, Pflanzengewebe konfiguriert ihre Zellfunktionen – Herstellung neuer Moleküle, die helfen, die Pflanze zu kämpfen mit Salz, durch die Wasser-Balance innerhalb der Anlage und Einrichtung von Barrieren auf Salz Invasion von Pflanzengewebe Anpassung. Die Autoren sind überzeugt, dass es die Kalzium-Welle, die diese Reaktion war durch Einsatz von Chemikalien, die im Laufe der Kalzium gehemmt erstellt.

Won-Gyu Choi und Kollegen spekuliert, dass das Kalzium aus ein spezielles Fach innerhalb der Zelle, gespeichert für diesen Zweck freigegeben wird. Dies erfordert die Aktion der spezielle Proteine, die eine Pore, die geöffnet wird bilden, um Kalzium aus dem Fach zu befreien.

Untersuchen Pflanzen, wo die Pore Proteine nicht mehr funktionierten, fanden sie die Kalzium-Welle reiste nicht mehr richtig durch die Anlage. Ohne die Möglichkeit, dieses Kalzium Welle Getriebe fanden sie, dass diese Pflanzen einen Schutz gegen Salz montieren konnten. Diese Pflanzen ausgestellt auch schlechtes Wachstum in Anwesenheit von Salz im Vergleich zu normalen Pflanzen.

Won-Gyu Choi und Kollegen Entdeckung ergab einen wichtigen Mechanismus, mit denen Pflanzen mit salzigen Boden zu kämpfen. Die Kalzium-Welle, die Pflanzen zu, in ihren Wurzeln schaffen, den Rest der Anlage zu informieren, die salzige Zeiten bevorstehen hat auffallende Ähnlichkeiten zu unserem Nervensystem.

Beim Menschen wird Kalzium auch verwendet, um von einem Neuron zum anderen zu signalisieren, wenn wir Stress, wie z. B. Schmerzen erleben. Wenn man Salz in eine Wunde, haben die Signale, die Ihr Gehirn auch erhält ein Kalzium Welle Element, als feuern Neuronen Trigger einander in einer Kettenreaktion, die Informationen von peripheren Nerven an das Gehirn in einem Bruchteil einer Sekunde trägt. Es stellt sich heraus Pflanzen verwenden eine analoge-System zur Übertragung der Informationen über Salzstress, aber anstatt von einem zentralisierten Gehirn empfangen werden, informieren sie jede Zelle der Pflanzenkörper.

Hoffentlich werden wir in der Lage, diese Informationen in Zukunft zu verwenden, um Pflanzen zu lindern den Stress verursacht durch Salzböden und besser kämpfen mit einer salzigen Umgebung – so lange, wie wir planen, Pflanzen oder Tiere, die ernähren sich von ihnen zu essen, müssen wir ihnen die Hilfe geben, was, die wir können.

Malcolm Campbell erhält Mittel aus den Naturwissenschaften und Engineering Research Council of Canada und aus Kanada Genom.

Dieser Artikel erschien ursprünglich auf das Gespräch. Lesen Sie die