A tudósok lefilmezték, ahogy egy növény a szomszédjával "beszélget"

Számunkra észrevehetetlen, hogy a növényeket a levegőben lévő vegyületek finom ködje veszi körül, amelyeket kommunikációra és védelemre hasz...

Számunkra észrevehetetlen, hogy a növényeket a levegőben lévő vegyületek finom ködje veszi körül, amelyeket kommunikációra és védelemre használnak. Mint a szagok, ezek a vegyületek taszítják az éhes növényevő állatokat, és figyelmeztetik a szomszédos növényeket a bejövő támadókra.

A tudósok az 1980-as évek óta ismerik ezeket a növényi védelmi módszereket, azóta több mint 80 növényfajban észlelték őket. Most japán kutatók egy csoportja valós idejű képalkotó technikákat alkalmazott annak feltárására, hogy a növények hogyan fogadják ezeket a légi riasztásokat, és miként reagálnak rájuk.

Ez nagy hiányosság volt a növények fecsegésének megértésében: tudtuk, hogy a növények hogyan küldenek üzeneteket, de azt nem, hogy hogyan fogadják őket.

Ebben a tanulmányban Yuri Aratani és Takuya Uemura, a japán Saitama Egyetem molekuláris biológusai és kollégáik egy szivattyút szereltek fel, hogy a sérült és rovarokkal teli növények által kibocsátott vegyületeket sértetlen szomszédaikra továbbítsák, valamint egy fluoreszcens mikroszkópot, hogy megfigyeljék, mi történik. (1)

A hernyókat (Spodoptera litura) paradicsomnövényekből és a mustárfélék családjába tartozó gyakori gyomnövényből, az Arabidopsis thaliana-ból kivágott levelekre helyezték, és a kutatók egy második ép, rovarmentes Arabidopsis növény reakcióit rögzítették, melyeket ezekre a vészjelekre adott.

Ezek a növények nem közönséges gyomok voltak: genetikailag módosították őket, így sejtjeik bioszenzort tartalmaztak, amely zölden fluoreszkált, amikor kalciumionok beáramlását észlelték. A kalcium jelzést az emberi sejtek is használják a kommunikációhoz.

A csapat hasonló technikát alkalmazott a kalciumjelek mérésére egy tavalyi tanulmányban fluoreszcens Mimosa pudica növényeken, amelyek gyorsan mozgatják leveleiket érintésre, hogy elkerüljék a ragadozókat.

Ezúttal a csapat vizuálisan láthatóvá tette, hogyan reagálnak a növények az illékony vegyületekre, amelyeket a növények másodperceken belül felszabadítanak.

A vegyületeket műanyag palackban koncentrálták, és állandó sebességgel pumpálták a fogadó növényre, de ez lehetővé tette a kutatók számára, hogy elemezzék, milyen vegyületek vannak a csípős keverékben.

Amint a fenti videón látható, a sértetlen növények hangosan és tisztán fogadták sérült szomszédaik üzeneteit, és kalciumjelzésekkel válaszoltak, amelyek hullámoztak a kinyújtott leveleken.

A levegőben lévő vegyületeket elemezve a kutatók azt találták, hogy két vegyület, a Z-3-HAL és az E-2-HAL kalciumjeleket indukál az Arabidopsisban.

Azt is azonosították, hogy mely sejtek reagálnak elsőként a vészjelzésekre az Arabidopsis növények fluoreszcens érzékelőiben.

Az őrsejtek bab alakú sejtek a növényi felületeken, amelyek sztómákat képeznek, kis pórusokat, amelyek a légkör felé nyílnak, amikor a növények "belélegzik" a CO2-t. A mezofil sejtek a levelek belső szövetei, az epidermális sejtek pedig a növényi levelek legkülső rétege vagy héja.

Amikor az Arabidopsis növényeket Z-3-HAL-nak tették ki, az őrsejtek körülbelül egy percen belül kalciumjeleket generáltak, majd a mezofillsejtek felvették az üzenetet.

Mi több, a növények előkezelése egy fitohormonnal, amely leállítja a sztómákat, jelentősen csökkentette a kalcium jelátvitelt, ami arra utal, hogy a sztómák a növény "orrlyukaiként" működnek.

"Végre felfedtük a bonyolult történetet arról, hogy mikor, hol és hogyan reagálnak a növények a fenyegetett szomszédaiktól érkező 'figyelmeztető üzenetekre'," - mondja Masatsugu Toyota, a japán Saitama Egyetem molekuláris biológusa és a tanulmány vezető szerzője.

"Ez az éteri kommunikációs hálózat, amely rejtve van a szemünk elől, kulcsszerepet játszik abban, hogy a szomszédos növényeket időben megvédjük a közvetlen fenyegetésektől." (2)

(1) - https://www.nature.com/articles/s41467
(2) - https://www.sciencealert.com/scientists