Н езабележимо за нас, растенията са заобиколени от фина мъгла от въздушни съединения, които използват за комуникация и защита. Подобно на миризмите, тези съединения отблъскват гладните тревопасни и предупреждават съседните растения за прииждащи нападатели.
Учените знаят за тези растителни защитни средства още от 80-те години на миналия век, като оттогава са ги открили в над 80 растителни вида. Екип от японски изследователи използва техники за визуализация в реално време, за да разкрие как растенията приемат и реагират на тези въздушни сигнали.
Знаем как растенията изпращат съобщения, но не и как ги получават
В това изследване Юри Аратани и Такуя Уемура, молекулярни биолози от Университета в Сайтама, Япония, и колегите им използват помпа за прехвърляне на съединенията, излъчвани от наранени и нападнати от насекоми растения, върху техните неповредени съседи. Те използвали флуоресцентен микроскоп, за да наблюдават какво се случва.
Гъсеници (Spodoptera litura) са били поставени върху листа, отрязани от доматени растения и арабидопсис талиана (Arabidopsis thaliana), често срещан плевел.
Изследователите са заснели реакциите на второ, неповредено, свободно от насекоми растение към тези сигнали за опасност.
Тези растения не бяха обикновени плевели: те бяха генетично променени, така че клетките им да съдържат биосензор, който флуоресцираше в зелено, когато беше засечен приток на калциеви йони. Калциевата сигнализация е нещо, което човешките клетки също използват за комуникация, съобщава Science Alert.
Екипът използва подобна техника за измерване на калциевите сигнали в миналогодишно проучване на флуоресцентни растения, когато са проучвали растение от вида срамежлива мимоза (Mimosa pudica), което бързо движи листата си в отговор на докосване, за да избегне хищници.
Scientists Film Plant 'Talking' to Its Neighbor, And The Footage Is Incredible https://t.co/l9JTagn555
— Trinity RedorBluePill HiHoKermitTheFrogHere (@TrinityUtube) January 15, 2024
Този път екипът визуализирал как флората реагира на летливи съединения, които растенията освобождават в рамките на секунди след нараняване.
Това не беше естествена постановка: съединенията бяха концентрирани в пластмасова бутилка и изпомпвани върху растението-реципиент с постоянна скорост, но това позволи на изследователите да анализират, какви съединения се съдържат в острата смес, съобщава още Science Alert.
Както можете да видите във видеото в края на статията, неповредените растения са приели съобщенията на своите наранени съседи ясно и категорично, като са реагирали с изблици на калциева сигнализация.
Анализирайки разнесените във въздуха съединения, изследователите установяват, че две съединения, наречени Z-3-HAL и E-2-HAL, предизвикват калциеви сигнали в арабидопсис.
Експертите също така определиха кои клетки първи реагират на сигналите за опасност, като създадоха растения от арабидопсис с флуоресцентни сензори. Предпазните клетки са бобовидни образования по повърхността на растенията, които създават стомата - малки пори, които се отварят към атмосферата, когато растенията "вдишват" CO2. Мезофилните клетки са вътрешната тъкан на листата, а епидермалните клетки са най-външният слой или кожата на листата на растенията, посочват учените.
Когато растенията арабидопсис са изложени на Z-3-HAL, охранителните клетки генерират калциеви сигнали в рамките на около минута, след което мезофилните клетки приемат съобщението.
Нещо повече, предварителното третиране на растенията с фитохормон, който затваря стоматите, значително намалява калциевите сигнали, което предполага, че стоматите действат като "ноздрите" на растението.
"Най-накрая разкрихме сложната история за това кога, къде и как растенията реагират на въздушните "предупредителни съобщения" от застрашените си съседи", казва Масацугу Тойота, молекулярен биолог от Университета Сайтама в Япония и старши автор на изследването.
"Тази ефирна комуникационна мрежа, скрита от погледа ни, играе ключова роля за навременното предпазване на съседните растения от непосредствени заплахи", посочва още ученият.
