Решение растения о том, когда прорастать, является одним из самых важных, которое оно принимает в течение своей жизни. Слишком рано, и растение может быть повреждено суровыми зимними условиями; слишком поздно, и его могут вытеснить другие, более скороспелые растения.
В исследовании, опубликованном сегодня в Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), ученые из Бирмингемского университета показали, что этот компромисс между скоростью и точностью контролируется небольшой группой клеток внутри растения. эмбриона, функционирующего подобно человеческому мозгу.
Ученые показали, что «центр принятия решений» в растении под названием арабидопсис, или кресс-салат, содержит два типа клеток: один способствует покою семян, а другой способствует прорастанию. Эти две группы клеток общаются друг с другом с помощью движущихся гормонов - механизма, аналогичного тому, который использует наш собственный мозг, когда мы решаем, двигаться нам или нет.
Ученые использовали математическое моделирование, чтобы показать, что связь между отдельными элементами контролирует чувствительность растения к окружающей среде. Следуя этой теории, они использовали мутантное растение, клетки которого были более химически связаны, что существенно улучшало связь между элементами цепи, чтобы показать, что время прорастания зависит от этих внутрирегиональных сигналов.
Ведущий автор исследования, профессор Джордж Бассель из Школы биологических наук Бирмингемского университета, сказал: «Наша работа показывает важное разделение между компонентами внутри центра принятия решений на предприятии.
Считается, что в человеческом мозгу такое разделение вносит временную задержку, сглаживая шумовые сигналы из окружающей среды и повышая точность принятия решений.
"Разделение этих частей в семенном "мозге" также, по-видимому, играет ключевую роль в его функционировании."
Д-р Иэн Джонстон, биоматематик из Бирмингемского университета, участвовавший в исследовании, добавил: «Разделение элементов схемы позволяет расширить спектр реакций на внешние стимулы».
"Это как разница между чтением рецензии одного критика на фильм четыре раза или объединением мнений четырех разных критиков перед тем, как решиться пойти в кино."
Математическая теория, описывающая работу мозга, предсказала, что большее количество семян прорастет при воздействии различных условий, таких как колебания температуры, чем при постоянных условиях, таких как постоянные температуры. Ученые проверили эту теорию в лаборатории и обнаружили именно такое поведение.
«Наша работа имеет важное значение для понимания того, как растут сельскохозяйственные культуры и сорняки», - добавил профессор Бассель.
"Теперь есть возможность применить эти знания к коммерческим растениям, чтобы улучшить и синхронизировать прорастание, повысить урожайность и сократить использование гербицидов."