Наука19 януари 2024

Заснеха растение, което „говори“ със съседа си

Учени успяха да разгадаят ефирната комуникационна мрежа между две стръкчета

По неведоми за човешките сетива начини растенията са заобиколени от фина мъгла от флуиди, които използват, за да общуват помежду си и да се защитават. Подобно на феромоните, тези съединения отблъскват гладните тревопасни животни и предупреждават съседните растения за идващи нападатели. Учените знаят за тези защити от 80-те години на миналия век. Досега те са открити в над 80 вида растения. Неотдавна японски изследователи успяха с техника за изображения в реално време да разкрият как представителите на фауната получават и реагират на тези въздушни аларми.

Юри Аратани и Такуя Уемура, молекулярни биолози от университета Сайтама в Япония, монтирали приспособление (своеобразна помпа) за прехвърляне на съединенията, отделяни от наранени и проядени от насекоми растения, върху техните здрави съседи, както и флуоресцентен микроскоп, за да наблюдават какво се случва. Гъсеници (Spodoptera litura) били поставени върху листа, отрязани от доматени растения и Arabidopsis thaliana – често срещан плевел от семейството на синапа. Изследователите засекли реакциите на второ, непокътнато растение Arabidopsis, неповредено от насекоми. Те наблюдавали как то реагира на тези сигнали за опасност. Досега учените са изследвали само подаването на сигнали, но не и получаването им.

Здравото наблюдавано растение всъщност не било обикновен плевел. То било генетично променено, клетките му съдържали биосензор, който флуоресцира в зелено, когато се открие приток на калциеви йони. Калциевото сигнализиране е нещо, което човешките клетки използват и за комуникация. Екипът използвал подобна техника за измерване на калциеви сигнали в проучване миналата година на флуоресцентни растения Mimosa pudica, които бързо задвижват листата си в отговор на допир, за да избегнат хищници. Този път екипът визуализирал как синапените стръкчета реагират на къпане в летливи съединения, които растенията освобождават в рамките на секунди след нараняване.

Видеото показва как неповредените растения получават съобщенията на своите наранени съседи силно и ясно и отговарят с изблици на калциеви сигнали, които се разпростират по разперените им листа. Анализирайки съединенията, излъчвани във въздуха, изследователите установили, че две съединения, наречени Z-3-HAL и E-2-HAL, индуцират калциеви сигнали в синапа. Те успели да идентифицират и кои клетки са първите, реагирали на сигналите за опасност. Клетките-пазачи били с бобовидна форма, разположени по растителния епидермис. Имали своеобразни устица, малки пори, които се отваряли към атмосферата, когато растенията „вдишват“ CO2. Мезофилните клетки са вътрешната тъкан на листата, а епидермалните клетки са най-външният слой или „кожата“ на листата.

Когато синапът бил изложен на Z-3-HAL, защитните клетки генерирали калциеви сигнали в рамките на около минута, след което мезофилните клетки улавяли съобщението.

„Най-накрая разкрихме сложната история за това кога, къде и как растенията реагират на „предупредителни съобщения“ във въздуха от техните заплашени съседи“, казва Масацугу Тойота, молекулярен биолог от университета Сайтама в Япония и ръководител на проекта. „Тази ефирна комуникационна мрежа, скрита от нашия поглед, своевременно играе ключова роля в предпазването на съседните растения от непосредствени заплахи.“

Проучването е публикувано в Nature Communications.

Източник