A tudósok már az 1980-as évek óta ismerik ezeket a növényi védekezési módokat, és azóta több mint 80 növényfajnál észlelték őket. Most egy japán kutatócsoport valós idejű képalkotó technikákat vetett be annak feltárására, hogy a növények hogyan fogadják ezeket a légi riasztásokat, és hogyan reagálnak rájuk.
Ebben a tanulmányban Yuri Aratani és Takuya Uemura, a japán Saitama Egyetem molekuláris biológusai és munkatársai egy szivattyút szereltek fel, hogy a sérült és rovarok által elpusztított növények által kibocsátott vegyületeket továbbítsák a sértetlen szomszédaikra, és egy fluoreszcens mikroszkóppal figyelték, mi történik.
Ezek a növények nem közönséges gyomok voltak: genetikailag úgy módosították őket, hogy sejtjeikben egy olyan bioszenzor volt, amely zöld színnel fluoreszkált, amikor kalciumionok beáramlását észlelték. A kalcium jelátvitelt az emberi sejtek is használják a kommunikációra.
A csapat azt vizualizálta, hogyan reagálnak a növények arra, hogy illékony vegyületekben fürdenek, amelyeket a növények a sérülést követően másodperceken belül kibocsátanak.
Objektum doboz
Ez nem egy természetes beállítás volt; a vegyületeket egy műanyag palackban koncentrálták, és állandó sebességgel pumpálták a befogadó növényre, de ez lehetővé tette a kutatók számára, hogy elemezzék, milyen vegyületek voltak a keverékben.
Amint a fenti videón látható, a sértetlen növények hangosan és tisztán fogadták sérült szomszédaik üzeneteit, és a kalciumjelzések kitöréseivel válaszoltak, amelyek a kinyújtott leveleiken végigfutottak.
A kutatók a levegőben lévő vegyületeket elemezve megállapították, hogy a Z-3-HAL és E-2-HAL nevű két vegyület kalciumjeleket indukált az Arabidopsisban.
Azt is azonosították, hogy mely sejtek reagálnak elsőként a veszélyjelzésekre az Arabidopsis növényeket kizárólag az őrző-, mezofill- vagy epidermális sejtekben lévő fluoreszcens szenzorokkal mérve.
A gárdasejtek a növényi felszínen található bab alakú sejtek, amelyek sztómákat képeznek, apró pórusokat, amelyek a légkör felé nyílnak, amikor a növények szén-dioxidot „lélegeznek be”. A mezofill sejtek a levelek belső szövete, az epidermális sejtek pedig a növényi levelek legkülső rétege vagy bőre.
Amikor az Arabidopsis növényeket Z-3-HAL-nak tették ki, az őrsejtek körülbelül egy percen belül kalciumjeleket generáltak, majd a mezofill sejtek vették fel az üzenetet.
„Végre feltártuk, hogy mikor, hol és hogyan reagálnak a növények a fenyegetett szomszédaik levegőből érkező „figyelmeztető üzeneteire”” – mondja Masatsugu Toyota, a japán Saitama Egyetem molekuláris biológusa, a tanulmány vezető szerzője.
„Ez az éteri, a szemünk elől elrejtett kommunikációs hálózat kulcsfontosságú szerepet játszik abban, hogy a szomszédos növényeket időben megvédjék a közvetlen fenyegetéstől.”
