La investigación de la Universidad de Purdue sugiere que los mecanismos biológicos activos transportan los compuestos aromáticos y gustativos conocidos como volátiles de las células vegetales a la atmósfera, un hallazgo que podría anular el modelo de libro de texto de emisión volátil como un proceso que ocurre únicamente por difusión.
Los volátiles juegan un papel clave en la polinización, reproducción, defensa y comunicación de las plantas. Los investigadores pensaron que los volátiles se difundían a través de la cutícula externa porosa de la planta una vez que se acumulaban en altas concentraciones dentro de la célula.
Pero un equipo dirigido por Natalia Dudareva, distinguida profesora de bioquímica y de horticultura y arquitectura del paisaje, encontró disparidades entre las tasas de liberación de volátiles observadas y las matemáticas del modelo de difusión. Los investigadores mostraron que se acumularían cantidades tóxicas de volátiles en las membranas celulares de las plantas.si la difusión fuera el único mecanismo que funcionara en su liberación. Postularon que los mecanismos biológicos también deben transportar volátiles.
"Es prácticamente imposible que la difusión simple haga esto", dijo Dudareva. "Las plantas claramente necesitan algunos actores moleculares para ayudar a sacar estos compuestos de la célula. Esta es una forma completamente nueva de pensar sobre este importante proceso biológico".
Identificar las proteínas y los mecanismos involucrados en la emisión volátil podría ayudar a los investigadores a mejorar la salud y las defensas de las plantas, desarrollar nuevas formas de controlar las plagas, diseñar olores y sabores y controlar el tiempo y la liberación de volátiles.
Las flores, las hojas, los tallos e incluso las raíces pueden liberar volátiles, que desempeñan muchas funciones vitales. Ayudan a la reproducción de las plantas al atraer polinizadores y dispersores de semillas. Ayudan a defender las plantas al atraer a los enemigos naturales de las plagas que atacan a las plantas y a las plantas vecinas.que hay herbívoros o patógenos cerca. Los volátiles también se pueden usar para hacer perfumes, aditivos alimentarios, conservantes, quimioterapéuticos y anestésicos.
Los volátiles deben atravesar varias barreras, una pared celular acuosa y la cutícula cerosa o "piel" de la planta antes de que se evapore a la atmósfera como un gas que un ser humano o una abeja pueden oler.
Debido a que los volátiles son pequeños, se razonó que podrían pasar fácilmente a través de los poros en la pared celular y difundirse a la atmósfera, que tiene una baja concentración en comparación con el interior de la célula. Este proceso se basa en un principio físico conocido comoLa primera ley de Fick, que gobierna cómo viajan las moléculas de acuerdo con los gradientes de concentración, por ejemplo, cómo el aroma del ajo se propaga desde un frasco abierto al otro lado de la habitación.
Pero el estudio indica que las emisiones volátiles deben involucrar más que la física, lo que generalmente dicta la forma en que se liberan los compuestos, dijo John Morgan, profesor de ingeniería química.
"Las plantas no eructan", dijo. "No estamos diciendo que la difusión no ocurra, pero no es suficiente para describir las tasas de emisión volátil que observamos".
Los investigadores plantearon la hipótesis de que los mecanismos biológicos reducen activamente las concentraciones volátiles en las membranas, lo que también explicaría un problema no abordado por el modelo de difusión: cómo los volátiles, que son adversos al agua, pueden viajar desde su punto de origen a través del agua de la célula vegetalbasado en el citosol y la pared celular acuosa. Propusieron varios métodos para el transporte volátil en función de cómo otros compuestos hidrofóbicos viajan en la célula, incluido el transporte a través del citosol en la capa grasa de estructuras circulares conocidas como vesículas y viajando a lo largo de redes de membranas similares a chutel.
El investigador postdoctoral y el primer autor del estudio, Joshua Widhalm, describió el movimiento volátil a través de las membranas intracelulares como "hacer autostop a la membrana plasmática de la célula", donde las proteínas empujan los compuestos a través de la pared celular hacia la cutícula ".
Esto reescribiría el libro de texto sobre cómo ocurre este tipo de proceso natural ", dijo.
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Materiales proporcionado por Universidad de Purdue . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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