พืชผลทางการเกษตรมักเผชิญกับสภาวะแวดล้อมที่รุนแรง แทนที่จะใช้พลังงานเพื่อการเจริญเติบโต ปัจจัยต่างๆ เช่น โรค อุณหภูมิที่รุนแรง และดินเค็ม กลับทำให้พืชต้องใช้พลังงานเพื่อตอบสนองต่อความเครียดที่เกิดขึ้น ปรากฏการณ์นี้เรียกว่า "การแลกเปลี่ยนระหว่างการตอบสนองต่อการเติบโตและความเครียด"
ทีมนักวิจัยจากมหาวิทยาลัยนาโกย่าได้ค้นพบเส้นทางที่ไม่เคยรู้จักมาก่อนในการควบคุมว่าพืชจะใช้ทรัพยากรในการเจริญเติบโตหรือเพื่อรับมือกับความเครียดหรือไม่ พอร์ทัล Phys.org. การค้นพบนี้อาจช่วยให้ควบคุมการตอบสนองความเครียดในสภาพการเกษตรได้ ทำให้ผลผลิตเพิ่มขึ้น นักวิทยาศาสตร์ได้ตีพิมพ์ผลงานของพวกเขาในวารสาร วิทยาศาสตร์.
ทีมวิจัยซึ่งนำโดยศาสตราจารย์ Yoshikatsu Matsubayashi และรองศาสตราจารย์ Mari Ohnishi จากมหาวิทยาลัย Nagoya University Graduate School of Life Sciences ในญี่ปุ่น ได้ศึกษาบทบาทของฮอร์โมนและตัวรับฮอร์โมนในการตอบสนองต่อความเครียดของพืช
พวกเขามุ่งเน้นไปที่ตัวรับสามตัวซึ่งยังไม่ได้ระบุฮอร์โมนที่เกี่ยวข้อง โดยใช้ Arabidopsis thaliana ซึ่งเป็นไม้ดอกขนาดเล็ก พวกเขาค้นพบตระกูล PSY ที่ทำหน้าที่เป็นฮอร์โมน ผูกมัดกับตัวรับเหล่านี้ และเปลี่ยนการตอบสนองต่อความเครียดไปสู่การเติบโตและในทางกลับกัน
โดยปกติ ตัวรับและฮอร์โมนจะทำหน้าที่เป็นตัวล็อคและกุญแจ โดยฮอร์โมน (ในกรณีนี้คือ เปปไทด์ PSY) ทำหน้าที่เป็นกุญแจสำคัญในการเริ่มต้นกระบวนการทางชีววิทยา อย่างไรก็ตาม ในการศึกษานี้ เซลล์พืชที่ไม่ได้ผลิต PSY ยังคงมีการตอบสนองต่อความเครียดอย่างแข็งขัน ดังนั้น นี่แสดงให้เห็นว่าแทนที่จะเปิดใช้งานการตอบสนองต่อความเครียด การมีอยู่ของ "คีย์" ของ PSY ใน "ล็อค" ของตัวรับจะป้องกันไม่ให้มันทำงาน
เพื่อทดสอบธรรมชาติของการตอบสนองต่อความเครียด นักวิจัยได้ปลูกพืชภายใต้สภาวะที่มีความเครียดสูงโดยใช้ความร้อน เกลือ และการติดเชื้อแบคทีเรีย พืชที่ขาดตัวรับ PSY หรือได้รับฮอร์โมน PSY อย่างต่อเนื่องไม่ตอบสนองต่อความเครียดอย่างเพียงพอ ส่งผลให้อัตราการรอดชีวิตลดลง นักวิทยาศาสตร์สรุปว่าพืชที่เครียดจะหยุดผลิต PSY ซึ่งไม่มีพืชที่ทำให้เกิดการตอบสนองต่อความเครียด
เพื่ออธิบายปรากฏการณ์นี้ นักวิจัยได้เสนอกลไกที่เซลล์ที่เสียหายจะลดความเข้มข้นของฮอร์โมน PSY ในชั้นเซลล์ที่อยู่ติดกับบริเวณที่เสียหาย การขาด PSY ทำให้เกิดการตอบสนองต่อความเครียด ที่สำคัญ สิ่งนี้อาจอธิบายได้ว่าทำไมแม้แต่พืชที่เสียหายก็สามารถส่งข้อความได้
แทนที่จะใช้ทรัพยากรที่มีอยู่อย่างจำกัดเพื่อสร้างสัญญาณใหม่ เซลล์พืชที่เสียหายสามารถหยุดการหลั่งฮอร์โมน PSY แทน ซึ่งกระตุ้นการตอบสนองต่อความเครียด กลไกดังกล่าวจะทำให้สามารถปรับสมดุลการต้านทานความเครียดกับต้นทุนพลังงานที่เกี่ยวข้องได้ เป็นผลให้แม้ภายใต้สภาวะแวดล้อมที่ตึงเครียดที่สุด พืชยังสามารถเติบโตได้โดยการจัดการทรัพยากรที่มีอยู่อย่างจำกัด
กลไกส่วนใหญ่ที่พบใน Arabidopsis ก็พบได้ในพืชชนิดอื่นเช่นกัน ดังนั้น ผลลัพธ์เหล่านี้จึงใช้ได้กับทุกวัฒนธรรม