Хотя это может показаться случайным, сеть переплетающихся корней растений, извивающихся в почве, на самом деле представляет собой преднамеренный процесс. Рост корней управляется химическими снимками, сделанными молодыми корнями, что позволяет им обнаруживать препятствия и координировать пути, по которым они идут, говорится в новом исследовании, проведенном Флоридским технологическим институтом.
Корни конкурируют и делят ресурсы с соседними корнями, а также с миллиардами микробов. Однако до сих пор мало что было известно о том, как растения координируют строительство этих сложных подземных сооружений.
Новая статья «Редокс-опосредованное чувство кворума у растений», публикация которой запланирована на 13 сентября в журнале PLOS ONE, основана на совместном исследовании ученых из Технологического института Флориды, Университета Эмори и Университета Ричмонда.. Он отвечает на некоторые фундаментальные вопросы о том, как растения координируют свой рост и развитие в почве.
И поскольку те же самые реакции, участвующие в росте корней, также используются растениями для борьбы с инфекциями, эти результаты могут значительно улучшить наше понимание иммунитета растений и привести к существенному повышению урожайности.
«Оказывается, растения используют химию, чтобы создать очень точную карту пути для определенного корня - ту же химию, которую люди когда-то использовали для создания черно-белых фотографий», - сказал Эндрю Палмер, доцент биологических наук Флоридского технологического института и руководитель исследовательской группы университета.
В частности, соединения, известные как хиноны, встречаются как в традиционной фотографии, так и в корнях растений. Эти соединения имеют решающее значение для создания черно-белых фотографий, поскольку они увеличивают количество частиц серебра, оседающих на фотобумаге, создавая четкое изображение благодаря процессу, известному как окисление..
И, согласно новому исследованию, эти хиноны образуются, когда молодой корень растет рядом с более зрелым. Затем производство этих соединений будет усиливаться в процессе, аналогичном проявлению фотографий, что позволит получить «изображение» близлежащего корня.
Работая с модельным растением Arabidopsis thaliana, исследователи бакалавриата Александра Фуллер и Фиби Янг из Эмори, а также Джейми Китсон-Финафф и Карл Шнайдер из Технологического института Флориды подтвердили наличие мощного окислителя на растущих кончиках корней. Этот окислитель реагирует с материалами на поверхности зрелого корня с образованием хинонов. Эти соединения, в свою очередь, стимулируют выработку большего количества окислителей, создавая усиленный сигнал, подобный снимку, сфокусированный прямо перед молодым корнем, предупреждая его о зрелом корне и растении, которому он принадлежит. Аспиранты Технологического института Флориды Стивен Лазар и Пурви Джейн показали, что соединения, подобные гидрохинону, подавляют удлинение молодых корней и, таким образом, могут помочь новым корням избежать препятствий или конкуренции.
"На поле, полном растущих растений, нет централизованного офиса планирования. Растения должны избегать столкновений в каждом конкретном случае, и мы, наконец, раскрываем стратегии, которые делают это возможным", Палмер сказал. «Возможно, что еще более важно, растения могут использовать тот же химический процесс, чтобы получить моментальный снимок потенциальных инфекций».