Наукове дослідження показало як рослини "чують" своїх сусідів
Досліджуючи приховані способи спілкування рослин, науковці з Університету Сайтама, Японія, стали свідками передавання та приймання "попереджувальних" сигналів від рослин, що зазнали ушкодження, своїм сусідам. Через кілька секунд після поранення вони випускають тонкий туман сполук, що переносяться повітрям, сигналізуючи іншим рослинам про необхідність підвищити свої захисні сили.
З початку 1980-х років учені знають про міжрослинну взаємодію, звану "підслуховуванням рослин". Рослини, пошкоджені комахами, виділяють леткі органічні сполуки (ЛОС), які, як відомо, сприймаються іншими рослинами поблизу.
Донедавна цю сигналізацію не можна було побачити в режимі реального часу, а тим паче записати на відео. Очолюючи дослідження, професор Університету Сайтама Масацугу Тойота та його команда піддали арабідопсис, рослину родини гірчичних, впливу двох типів летких органічних сполук — (Z)-3-гексеналу і (E)-2-гексеналу — обидва є шестивуглецевими альдегідами. Вони також відомі як леткі речовини зеленого листя (ЛРЛ) і видають різкий трав'янистий запах.
Гусениць, спійманих у пляшку, годували листям, зрізаним з рослин томатів, і досліджували вміст газів. Отримана концентрація подавалася повітрям на рослину-реципієнт, насичуючи її летючими сполуками.
"Ми створили обладнання для перекачування летких речовин, що виділяються з рослин, на яких харчувалися гусениці, на неушкоджені сусідні рослини, і поєднали його з ширококутною системою флуоресцентної візуалізації в реальному часі", — заявив пан Тойота, молекулярний біолог і старший автор дослідження.
Рослини арабідопсису були генетично змінені так, що деякі клітини містили сенсори флуоресцентного білка. Це дало змогу дослідникам спостерігати сплески флуоресцентного зеленого світіння на листках рослини, коли захисний механізм спрацьовував під впливом летких сполук.
Флуоресцентні датчики можуть виявляти стресову реакцію, про яку давно відомо з інших експериментів. Зокрема, передача сигналів іонів кальцію пов'язана зі сприйняттям стресу не тільки в клітинах рослин, а й у людей. Тепер ці сигнали кальцію — попереджувальні знаки для інших рослин — можна спостерігати в режимі реального часу.
Білкові сенсори, створені виключно в захисних клітинах, клітинах мезофілу та епідермальних клітинах рослини, підказують, які клітини реагують першими.
На поверхні рослини захисні клітини являють собою бобовидні клітини, які утворюють крихітні пори, що відкривають нутрощі рослини атмосфері, що дає змогу їй "дихати". Клітини мезофілу складають внутрішню тканину рослини, а клітини епідермісу формують зовнішню поверхню.
Так ось, використовуючи флуоресцентний мікроскоп, дослідники Юрій Аратані й Такуя Уемура спостерігали "попереджувальні" сигнали, які надходили від захисних клітин приблизно через хвилину після того, як вони зазнали впливу сигналів про небезпеку. Клітини мезофілу відреагували пізніше.
Подальші дослідження дали змогу встановити, що "ніздрями" рослини є стома. Попередня обробка рослини абсцизовою кислотою, фітогормоном, ефективно закрила стому рослини, що призвело до значного зниження передачі сигналів кальцію.
Та ж попередня обробка абсцизовою кислотою була застосована до мутантів, у яких було порушено закриття стомат, що призвело до нормального зеленого світіння. Мутантні "ніздрі" залишалися відкритими, й попереджувальні сигнали з'являлися, незважаючи на фітогормон.
"Ми нарешті розкрили заплутану історію про те, коли, де і як рослини реагують на "попереджувальні сигнали", що передаються повітрям, від своїх сусідів, яким загрожує небезпека", — сказав пан Тойота.
"Цей прихований від нашого погляду зв'язок відіграє ключову роль у своєчасному захисті сусідніх рослин від загрози, що насувається".
За матеріалами The Epoch Times USA