Зелена планетаВідкриття

Вчені зняли на відео, як рослина «розмовляє» зі своїм сусідом (Відео)

23:45 13 тра 2024.  335Читайте на: УКРРУС

Рослина гірчиці реагує на сигнали небезпеки, що передаються повітрям від іншої рослини.

Непомітно для нас рослини оточені тонким туманом з'єднань, що переносяться по повітрю, які вони використовують для спілкування та захисту. Подібно до запахів, ці сполуки відлякують голодних травоїдних і попереджають сусідні рослини про хижаків, що наближаються.

Вчені знали про ці захисні механізми рослин з 1980-х років і з того часу виявили їх у більш ніж 80 видів рослин. Нещодавно група японських дослідників застосувала методи візуалізації в реальному часі, щоб з'ясувати, як рослини отримують і реагують на ці повітряні сигнали тривоги. Дослідження опубліковано в журналі Nature Communications.

Читайте також: Вчені виявили, що рослини видаляють із повітря токсини, що викликають рак

Це була велика прогалина у нашому розумінні розмов рослин: ми знали, як рослини надсилають повідомлення, але не знали, як вони їх отримують.

У дослідженні Юрій Аратані та Такуя Уемура, молекулярні біологи з Університету Сайтама в Японії, та їхні колеги встановили насос для передачі сполук, що виділяються пошкодженими та ураженими комахами рослинами, їх неушкодженим сусідам, а також флуоресцентний мікроскоп для спостереження за ними.

Гусениць ( Spodopteralitura ) посадили на листя, зрізані з рослин томату і Arabidopsis thaliana , поширеного бур'яну сімейства гірчичних, і дослідники зобразили реакцію другої, неушкодженої, вільної від комах рослини Arabidopsis на ці сигнали небезпеки.

Ці рослини не були звичайними бур'янами: вони були генетично змінені, тому їх клітини містили біосенсор, який світився зеленим при виявленні припливу іонів кальцію. Передача сигналів кальцію – це те, що людські клітини використовують для спілкування.

Команда використовувала аналогічну техніку для вимірювання сигналів кальцію минулого року в дослідженні флуоресцентних рослин Mimosa pudica , які швидко рухають листям у відповідь на дотик, щоб уникнути хижаків.

Цього разу команда візуалізувала, як рослини реагували на купання у летючих сполуках, які рослини виділяють протягом кількох секунд після пошкодження.

Схема листя рослини у пляшці, з'єднаній з насосом з потоком повітря над другою рослиною у чашці Петрі.
Експериментальна установка для візуалізації передачі сигналів кальцію у листі арабідопсису . (Аратані та ін. Nature Communications , 2023 р.)

Це була природна установка; Сполуки концентрувалися в пластиковій пляшці і з постійною швидкістю закачувалися в рослину-реципієнт, але це дозволило дослідникам проаналізувати, які сполуки знаходилися в гострій суміші.

Як ви можете бачити на відео вище, неушкоджені рослини голосно і чітко сприймали повідомлення своїх поранених сусідів, відповідаючи сплесками сигналів кальцію, які пробігали їх витягнутим листям.

Аналізуючи переносні повітрям сполуки, дослідники виявили, що дві сполуки під назвою Z-3-HAL і E-2-HAL індукують сигнали кальцію у арабідопсису .

Вони також визначили, які клітини першими реагують на сигнали небезпеки, оснастивши рослини Arabidopsis флуоресцентними сенсорами виключно у замикаючих, мезофільних або епідермальних клітинах.

Замикаючі клітини - це бобоподібні клітини на поверхні рослин, які утворюють продихи - маленькі пори, які відкриваються в атмосферу, коли рослини "дихають" CO 2. Клітини мезофілу являють собою внутрішню тканину листя, а епідермальні клітини - це зовнішній шар або шкірка листя рослин.

Коли рослини Arabidopsis піддавалися впливу Z-3-HAL, клітини, що замикають, генерували сигнали кальцію протягом хвилини або близько того, після чого клітини мезофілу вловлювали повідомлення.

Більше того, попередня обробка рослин фітогормоном, який закриває продихи, значно знижує передачу сигналів кальцію, що дозволяє припустити, що продихи діють як «ніздрі» рослини.

«Ми нарешті розкрили складну історію того, коли, де і як рослини реагують на «попереджувальні повідомлення» від своїх загрозливих сусідів, що передаються повітрям», — пояснив Масацугу Тойота, молекулярний біолог з Університету Сайтама в Японії і старший автор дослідження, коли дослідження було опубліковано.

"Ця ефірна комунікаційна мережа, прихована від нашого погляду, відіграє ключову роль у своєчасному захисті сусідніх заводів від неминучих загроз".

Фото: Nature Communications

Відео: ScienceAlert

Читайте також: Звуки, які видають рослини у відповідь на стрес, записали вчені (відео)

Олена Коваль

Найпопулярніше