Ученые сняли потрясающее видео, как растения "слышат" предупреждения от своих соседей в режиме реального времени
Исследуя скрытые способы общения растений, ученые из Университета Сайтама, Япония, стали свидетелями передачи и приема "предупреждающих" сигналов от растений, получивших повреждение, своим соседям. Через несколько секунд после ранения они испускают тонкий туман переносимых по воздуху соединений, сигнализируя другим растениям о необходимости повысить свои защитные силы.
С начала 1980-х годов ученые знают о межрастительном взаимодействии, называемом "подслушиванием растений". Растения, поврежденные насекомыми, выделяют летучие органические соединения (ЛОС), которые, как известно, воспринимаются другими растениями поблизости.
До недавнего времени эту сигнализацию нельзя было увидеть в режиме реального времени, а тем более записать на видео. Возглавляя исследование, профессор Университета Сайтама Масацугу Тойота и его команда подвергли арабидопсис, растение семейства горчичных, воздействию двух типов летучих органических соединений — (Z)-3-гексенала и (E)-2-гексенала — оба являются шестиуглеродными альдегидами. Они также известны как летучие вещества зеленых листьев (ЛВЛ) и издают резкий травянистый запах.
Гусениц, пойманных в бутылку, кормили листьями, срезанными с растений томатов, и исследовали содержание газов. Полученная концентрация подавалась воздухом на растение-реципиент, насыщая его летучими соединениями.
"Мы создали оборудование для перекачки летучих веществ, выделяемых из растений, на которых питались гусеницы, на неповрежденные соседние растения, и совместили его с широкоугольной системой флуоресцентной визуализации в реальном времени", — заявил г-н Тойота, молекулярный биолог и старший автор исследования.
Растения арабидопсиса были генетически изменены так, что некоторые клетки содержали сенсоры флуоресцентного белка. Это позволило исследователям наблюдать всплески флуоресцентного зеленого свечения на листьях растения, когда защитный механизм срабатывал под воздействием летучих соединений.
Флуоресцентные датчики могут обнаруживать стрессовую реакцию, о которой давно известно из других экспериментов. В частности, передача сигналов ионов кальция связана с восприятием стресса не только в клетках растений, но и у людей. Теперь эти сигналы кальция — предупреждающие знаки для других растений — можно наблюдать в режиме реального времени.
Белковые сенсоры, созданные исключительно в защитных клетках, клетках мезофилла и эпидермальных клетках растения, подсказывают, какие клетки реагируют первыми.
На поверхности растения защитные клетки представляют собой бобовидные клетки, которые образуют крошечные поры, открывающие внутренности растения атмосфере, что позволяет ему "дышать". Клетки мезофилла составляют внутреннюю ткань растения, а клетки эпидермиса формируют внешнюю поверхность.
Так вот, используя флуоресцентный микроскоп, исследователи Юрий Аратани и Такуя Уэмура наблюдали "предупреждающие" сигналы, поступающие от защитных клеток примерно через минуту после того, как они подверглись воздействию сигналов об опасности. Клетки мезофилла отреагировали позже.
Дальнейшие исследования позволили установить, что "ноздрями" растения является стома. Предварительная обработка растения абсцизовой кислотой, фитогормоном, эффективно закрыла стому растения, что привело к значительному снижению передачи сигналов кальция.
Та же предварительная обработка абсцизовой кислотой была применена к мутантам, у которых было нарушено закрытие стомат, что привело к нормальному зеленому свечению. Мутантные "ноздри" оставались открытыми, и предупреждающие сигналы появлялись, несмотря на фитогормон.
"Мы наконец-то раскрыли запутанную историю о том, когда, где и как растения реагируют на передаваемые по воздуху "предупреждающие сигналы" от своих соседей, которым угрожает опасность", — сказал г-н Тойота.
"Эта скрытая от нашего взора связь играет ключевую роль в своевременной защите соседних растений от надвигающейся угрозы".
По материалам The Epoch Times USA