Spacerując po łące w wolny od obowiązków, letni poranek, dostrzegając mieniącą się w słońcu rosę, różnorodność kształtów i barw kwitnących kwiatów, spokój zieleni i przyjazność owadów łatwo jest pomyśleć: „Życie roślin to prawdziwa beztroska! Mają wszystko, czego potrzebują – słońce, wodę, składniki mineralne, a to wszystko bez ruszania się z miejsca!”.
Za tym pięknym widokiem kryje się jednak niemal niewidoczna dla nas gołym okiem rzeczywistość, w której życie roślin to pasmo nieustającego stresu.
Czym one się stresują?
Stres, czyli reakcja organizmu na wszelkie zaburzenia równowagi pomiędzy nim,
a jego otoczeniem, jest nieodłącznym elementem życia każdego człowieka i towarzyszy mu od zarania dziejów. Nic więc dziwnego, że poszukuje się różnego rodzaju sposobów na radzenie sobie z jego skutkami. Ćwiczenia oddechowe, aktywność fizyczna, spotkania towarzyskie, taniec, a może wycieczka w miejsce z dala od obowiązków?
Z punktu widzenia człowieka rośliny nie mogą narzekać na nadmiar obowiązków, nie grozi im utrata pracy, a presja społeczna ich nie dotyczy. Jednak to, co dla człowieka mogłoby wydawać się rajem, dla roślin jest prawdziwym przekleństwem – to właśnie ze względu na osiadły tryb życia są one stale narażone na oddziaływanie (często niekorzystnych) czynników stresowych, przed którymi nie są w stanie uciec. Wśród nich wyróżnia się czynniki abiotyczne (występujące w nadmiarze lub niedoborze, np. zbyt niska temperatura) lub biotyczne (te związane z występowaniem innych organizmów, np. szkodników).
Szczęśliwe życie bez urlopu?
Skoro rośliny nie mogą uciec od zagrożenia, to w jaki sposób mogą się bronić? W tej sytuacji pozostają im jedynie dwa wyjścia – zginąć lub dostosować się do panujących warunków.
W pierwszej kolejności rośliny odbierają więc stres jako sygnał, na który następnie muszą być w stanie odpowiednio zareagować – przetrwanie możliwe jest dzięki strategiom dostosowawczym, takim jak możliwe unikanie stresu poprzez np. zrzucanie liści lub jego tolerowanie przy pomocy zwiększonej akumulacji substancji obronnych.
Chemiczna tarcza
Wśród produkowanych przez rośliny związków wyróżnia się dwie grupy – pierwszą z nich stanowią substancje podstawowe (białka, węglowodany, tłuszcze), które pełniąc funkcje budulcowe, zapasowe czy energetyczne są niezbędne w przebiegu zasadniczych procesów życiowych roślin. Drugą grupę stanowią substancje wtórne, nazywane również wyspecjalizowanymi, które, jak sama nazwa wskazuje, są wyspecjalizowane w pełnieniu określonych funkcji, najczęściej sygnałowych lub obronnych. Chociaż nie są one bezpośrednio zaangażowane w podstawowe funkcje fizjologiczne roślin, to odgrywają one bardzo ważną rolę w ich interakcjach ze środowiskiem, w tym również w reakcjach roślin na stres. Ich stężenie
w optymalnych warunkach jest bardzo niskie, jednak może wzrastać nawet kilkakrotnie w odpowiedzi obronnej. Czy podczas spaceru, oprócz wspomnianych wcześniej widoków udało ci się zobaczyć fioletowo-purpurowe lub niekiedy czerwone przebarwienia na liściach roślin? To mogły być antocyjany – barwniki roślinne, których barwa zależy od pH i, które między innymi chronią rośliny przed szkodliwym działaniem promieniowania UV lub niskiej temperatury. Korzystasz z aromaterapii, jako jednej z form redukcji stresu, wykorzystując olejki eteryczne? Roślinom pomagają one chronić się przed uszkodzeniami mechanicznymi odstraszając szkodniki i roślinożerców. A może lubisz zapach świeżo skoszonej trawy? – To między innymi zapach kumaryn, które z jednej strony informują sąsiadujące rośliny o zbliżającym się zagrożeniu, a z drugiej – chronią miejsce zranienia przed infekcjami.
(Nie)korzystne skutki stresu
Wbrew powszechnemu przekonaniu, że stres może powodować jedynie negatywne skutki warto pamiętać, że krótkotrwały stres o niskim natężeniu może być również korzystny, nie tylko dla człowieka, ale także dla roślin. Określa się go mianem eustresu i może on motywować do działania i stawiania czoła wyzwaniom, czyniąc nas silniejszymi. Dokładnie to samo dotyczy roślin – umiarkowany stres może wzmagać produkcję substancji obronnych, które czynią rośliny silniejszymi, tzn. bardziej odpornymi, jednocześnie nie zaburzając prawidłowego ich funkcjonowania.
Stres dla roślin – korzyść dla człowieka
Poza istotną rolą dla roślin, substancje wtórne charakteryzują się szeroko wykorzystywaną przez człowieka aktywnością biologiczną. Ich działanie przeciwdrobnoustrojowe, antyoksydacyjne, przeciwnowotworowe, ściągające, uspokajające czy usprawniające trawienie od wieków znajduje zastosowanie między innymi w przemyśle farmaceutycznym, kosmetycznym czy spożywczym. Jednak wysokie zapotrzebowanie komercyjne na substancje, których stężenie jest naturalnie bardzo niskie stwarza konieczność opracowywania metod zwiększania ich produkcji. Jedną z nich jest elicytacja, która wykorzystuje korzystne oddziaływanie eustresu na rośliny w celu stymulowania biosyntezy pożądanych dla człowieka substancji.
Nie taki stres straszny jak go malują
Czy to oznacza, że spacerując po łące należy postrzegać rośliny jako uwięzione w pułapce nieskończonego stresu, gdzie słońce jest może być ukrytym wrogiem, kolory kwiatów skrywają całą paletę barw antocyjanów, a wszystkie owady to niebezpieczne szkodniki? Odpowiedź brzmi, oczywiście: nie. Opracowane przez rośliny strategie umożliwiają im czerpanie radości z życia, pomimo codziennego stresu – dokładnie tak samo jak ludziom.
Literatura
- Isah T. 2019. Stress and defense responses in plant secondary metabolites production. Biol. Res. 52(39), 1-25.
- Kołodziej B. 2018. Związki aktywne surowców zielarskich. W: Uprawa ziół. poradnik dla plantatorów, Kołodziej B. (red.), PWRiL, Warszawa, s. 9-11.
- Shulaev V., Cortes D., Miller G., Mittler R. 2008. Metabolomics for plant stress response. Physiol. plant. 132(2), 199-208.
- Szmidt-Jaworska A., Tyburski J. 2020. Fizjologia stresu. W: Fizjologia roślin, Szmidt-Jaworska A., Kopcewicz J. (red.), PWN, Warszawa, s. 589-633.
- Thakur M., Bhattacharya S., Khosla P.K., Puri S. 2019. Improving production of plant secondary metabolites through biotic and abiotic elicitation. J. Appl. Res. Med. Arom. 12, 1-12.
Autorka: Maria Stasińska-Jakubas, Uniwersytet Przyrodniczy w Lublinie
