Za nas neprimetne, biljke su okružene finom maglom jedinjenja u vazduhu koje koriste za komunikaciju i zaštitu. Poput mirisa, ova jedinjenja odbijaju gladne biljojede i upozoravaju susedne biljke na nadolazeće napadače.
Naučnici su znali za ovu odbranu biljaka od 1980-ih, otkrivajući ih u preko 80 biljnih vrsta od tada. Sada je tim japanskih istraživača primenio tehnike snimanja u realnom vremenu kako bi otkrio kako biljke primaju i reaguju na ove vazdušne alarme.
Ovo je bila velika praznina u našem razumevanju čavrljanja biljaka: znali smo kako biljke šalju poruke, ali ne i kako ih primaju.
U ovoj studiji, Jurij Aratani i Takuia Uemura, molekularni biolozi sa Univerziteta Saitama u Japanu, i kolege su postavili pumpu za prenos jedinjenja koja emituju povređene i insekte izrešetane biljke na svoje neoštećene susede, kao i fluorescentni mikroskop da bi posmatrali šta se dogodilo.
Gusenice (Spodoptera litura) su postavljene na listove isečenim sa biljaka paradajza i Arabidopsis thaliana, uobičajenog korova u porodici gorušice, a istraživači su prikazali odgovore druge, netaknute biljke Arabidopsis bez insekata na te znakove opasnosti.
Ove biljke nisu bile običan korov: bile su genetski izmenjene tako da su njihove ćelije sadržale biosenzor koji je fluorescirao zeleno kada je otkriven priliv jona kalcijuma. Kalcijumova signalizacija je nešto što ljudske ćelije takođe koriste za komunikaciju.
Tim je koristio sličnu tehniku za merenje signala kalcijuma u prošlogodišnjem istraživanju fluorescentnih biljaka Mimosa pudica, koje brzo pomeraju svoje lišće kao odgovor na dodir, kako bi izbegle predatore.
Ovog puta, tim je vizuelizovao kako biljke reaguju na kupanje isparljivim jedinjenjima, koja biljke oslobađaju u roku od nekoliko sekundi nakon ranjavanja.
To nije bila prirodna postavka; jedinjenja su koncentrisana u plastičnu bocu i pumpana u biljku primaocu konstantnom brzinom, ali je to omogućilo istraživačima da analiziraju koja su jedinjenja bila u oštroj mešavini.
Kao što možete videti u video snimku iznad, neoštećene biljke su glasno i jasno primile poruke svojih povređenih komšija, reagujući na rafale signala kalcijuma koji su se talasali po njihovim raširenim listovima.
Analizirajući jedinjenja u vazduhu, istraživači su otkrili da dva jedinjenja zvana Z-3-HAL i E-2-HAL izazivaju signale kalcijuma u Arabidopsisu.
Takođe su identifikovali koje ćelije prve reaguju na znakove opasnosti tako što su konstruisale biljke Arabidopsis sa fluorescentnim senzorima isključivo u ćelijama čuvara, mezofila ili epiderme.
Čuvarske ćelije su ćelije u obliku pasulja na biljnim površinama koje formiraju stomate, male pore koje se otvaraju u atmosferu kada biljke „dišu“ CO2. Ćelije mezofila su unutrašnje tkivo listova, a epidermalne ćelije su spoljašnji sloj ili koža listova biljaka.
Kada su biljke Arabidopsis bile izložene Z-3-HAL-u, zaštitne ćelije su generisale signale kalcijuma u roku od jednog minuta, nakon čega su ćelije mezofila pokupile poruku.
Štaviše, prethodno tretiranje biljaka fitohormonom koji zatvara stomate značajno je smanjilo signalizaciju kalcijuma, što sugeriše da stomati deluju kao ‘nozdrve’ biljke.
„Konačno smo otkrili zamršenu priču o tome kada, gde i kako biljke reaguju na „poruke upozorenja“ u vazduhu od svojih ugroženih suseda“, kaže Masatsugu Tojota, molekularni biolog sa Univerziteta Saitama u Japanu i viši autor studije.
„Ova eterična komunikaciona mreža, skrivena od našeg pogleda, igra ključnu ulogu u zaštiti susednih biljaka od neposredne pretnje na vreme.“
