kwartalnik "Edukacja Biologiczna i Środowiskowa"

ISSN 1643-8779



Czarodziejska chemia grzybów

W styczniowym numerze Angewandte Chemie [1] oraz Nature [2] pojawiły się doniesienia o wyizolowaniu cząsteczek dwóch „czarodziejskich substancji” (ang. fairy chemicals) z tkanek roślin wyższych.

Obie substancje znane były wcześniej naukowcom od 2010 roku jako czynniki odpowiedzialne za tworzenie przez owocniki grzybów tak zwanych czarcich kół w trawach i ściółce leśnej (ryc. 1).

 

Ryc. 1. Przykładowe zdjęcia czarcich kół [3], [4].

 

Pierwszy artykuł naukowy dotyczący zjawiska tworzenia się tak zwanych czarodziejskich kręgów przez grzyby pojawił się w 1675 r. [5]. Do tego czasu wierzono, że jest to efekt działania czarodziejek lub innych sił nadprzyrodzonych. W 2010 roku naukowcy z Uniwersytetu Shizuoka w Japonii ogłosili, że jedną z tych „czarodziejek” jest w istocie substancja chemiczna o nazwie 2-azahipoksantyna (AHX) [6], której wzór oraz model kulkowo-pręcikowy pokazano na ryc. 2. Substancja wyizolowano z grzyba Lepista sordida. Co ciekawe, wykazano następnie że substancja wyizolowana z grzybów, dodana do kiełkujących nasion wpływała na pobudzenie wzrostu roślin użytkowych, między innymi ryżu, pszenicy, a także innych traw (ryc.3).

 

Ryc. 2. Model kulkowo-pręcikowy (z lewej) oraz wzór szkieletowy cząsteczki 2-azahipoksantyny (AHX). Aby obejrzeć strukturę w przestrzeni kliknij w link [7].

Ryc. 3. Ryż hodowany w glebie bez dodatku AHX (z lewej) i hodowany w glebie podlewanej roztworem AHX o stężeniu 5 μmoli/dm3 (z prawej) [1].

Pomimo, że rośliny wyższe, a tym bardziej glony nie tworzą czarcich kół, naukowcom udało się wyizolować AHX oraz jego metabolit między innymi z ryżu, rzodkiewnika, ziemniaka, pomidora, eukaliptusa czy chlorelli, które nie były hodowane w obecności tych substancji. Oznaczone stężenia ASX były podobne do stężeń hormonów roślinnych takich jak na przykład odpowiedzialnych za wzrost i rozwój roślin strigolaktonów, czy roślinnych steroidów – brassidosteroidów. W kolejnych etapach badań naukowcy z Japonii postawili hipotezę, że rośliny syntetyzują AHX w toku przemian biochemicznych analogicznych do tych, które stosowane są w czasie laboratoryjnego otrzymywania 2-azahipoksantyny. W toku szczegółowych laboratoryjnych badań analitycznych potwierdzili oni słuszność postawionej hipotezy.

Niewykluczone, że w przyszłości możliwe będzie praktyczne wykorzystanie AHX oraz jego metabolitu do pobudzania wzrostu roślin hodowlanych [1].

 

Literatura

[1]    Choi JH, Ohnishi T, Yamakawa Y, Takeda S, Sekiguchi S, Maruyama W, Yamashita K, Suzuki T, Morita A, Ikka T, Motohashi R, Kiriiwa Y, Tobina H, Asai T, Tokuyama S, Hirai H, Yasuda N, Noguchi K, Asakawa T, Sugiyama S, Kan T, Kawagishi H (2014). The Source of “Fairy Rings”: 2-Azahypoxanthine and its Metabolite Found in a Novel Purine Metabolic Pathway in Plants, Angew. Chem. Int. Ed., 53:1-5.

[2]    Mitchinson A (2014), Fairy chemicals, Nature (research and views), 98:505.

[3]    http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/d/d7/Fairy_ring%5E_-_geograph.org.uk_-_573051.jpg

[4]    http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/9/96/Fairy_ring_on_a_suburban_lawn_100_1851.jpg

[5]    Hutton Ch, Shaw G, Pearson R (1975), The Philosophical Transactions Of The Royal Society Of London, From Their Commencement, In 1665, To The Year 1800; With Notes And Biographic Illustrations, from 1672 to 1683, Vol. II., 225.

[6]    Choi JH, Fushimi K, Abe N, Tanaka H, Maeda S, Morita A, Hara M, Motohashi R, Matsunaga J, Eguchi Y, Ishigaki N, Hashizume D, Koshino H, Kawagishi H (2010). Disclosure of the “Fairy” of Fairy-Ring-Forming Fungus Lepista sordida, ChemBioChem A European Journal of Chemical Biology, 11:1373-1377.

[7]    http://www.chemspider.com/ImageView.aspx?mode=3d
&id=70758

 

Marcin Chrzanowski, PPP IBE

Tekst pochodzi z EBiŚ 1/2014, wersja EN i PL