Hogyan reagálnak a növények a vashiányra?

A növények megfelelő fejlődéséhez, növekedéséhez elengedhetetlen a fény energiájának felhasználása. A fotoszintézis a kloropasztiszokban megy végbe, a rendszer felépüléséhez és működéséhez pedig jelentős mennyiségű vasra van szükség. Ezért a növények vastartalmának 90 százaléka a kloroplasztiszokban található. Ahogyan az emberi szervezetben vas hiányában vérszegénység alakul ki, a növényi vashiány úgynevezett klorózis tünetegyüttest okoz, ilyenkor a kloroplasztiszokban nem szintetizálódik elég klorofillmolekula, nem zöldülnek ki a levelek.

Az ELTE TTK Növényélettani és Molekuláris Növénybiológiai Tanszék kutatói elsőként találtak összefüggést a növények vasellátása és a zöld színtestek (kloroplasztiszok) vasfelvételében. Kimutatták: ha megváltozik vagy leáll a kloroplasztiszokba irányuló vasszállítás, a fotoszintézis háttérbe szorul.

Solti Ádám, a kutatások vezetője szerint az eredmények meglepőek, mivel eddig úgy tartották, hogy a kloroplasztiszok igyekeznek minél több vasat felvenni, hogy elsődlegesen a fotoszintézis tudjon maradéktalanul végbemenni. Most viszont azt tapasztalták, hogy ha a növény nem tartalmaz elegendő vasat, akkor a rendelkezésre álló vasmennyiség is inkább a fiatal szövetek felé mozog, hogy azok fejlődését segítse.

„Az elégtelen vasellátás visszaható módon még a kifejlett levelekben a kloroplasztiszok vasfelvételét is gátolja” – magyarázza Sági-Kazár Máté, aki a kloroplasztiszok vas-anyagcseréjéből írja diplomadolgozatát. A növény az idősebb szövetek, levelek „feláldozásával” biztosítja, hogy a hajtás csúcsán lévő fiatal, fejlődésre, megújulásra képes szövetek, sejtek tápanyagellátása megfelelő maradjon. 

Az ELTE Természettudományi Karán repce modellnövények idős és fiatal levelein vizsgálták a kutatók, miként viselkednek a kloroplasztiszok magas, illetve alacsony vastartalom mellett.

A fotoszintézisben két fehérje, a NiCo és a PIC1 fehérje együttműködve játszik szerepet. Az ELTE kutatói rájöttek, hogy a NiCo fehérjének más funkciója is lehet a kloroplasztiszok vas-homeosztázisának fenntartásában. „Jelenlegi elképzelések szerint ennek a fehérjének a vas érzékelésében, exportjában és relokalizációjában is lehet szerepe” – teszi hozzá Solti Ádám.

A kutatások jelentős előrelépést jelentenek a növények vastöbbletének a megértésében is. „A vas túlzott mennyisége a növényekben és az emberi szervezetben is jelentős károsodásokat, úgynevezett oxidatív stresszt idéz elő, ezért a vasbejutás nagyon erős kontroll alatt áll” – fogalmaz a kutató. A kloroplasztiszok vasháztartásának megértése segíti a mezőgazdasági szakembereket az ehető növények egészséges vastartalmának beállításában, így az emberi táplálkozásra is pozitív hatást gyakorol.

Forrás: ELTE TTK