Nama neprimjetno, biljke su okružene finom maglicom spojeva u zraku koje koriste za komunikaciju i zaštitu. Poput mirisa, ovi spojevi odbijaju gladne biljojede i upozoravaju susjedne biljke na nadolazeće napadače.
Naučnici znaju za ove odbrambene mehanizme biljaka od 1980-ih, otkrivajući ih u više od 80 biljnih vrsta od tada. Sada je tim japanskih istraživača primijenio tehnike snimanja u stvarnom vremenu kako bi otkrio kako biljke primaju i reagiraju na ove zračne alarme.
To je bila velika praznina u našem razumijevanju brbljanja biljaka: znali smo kako biljke šalju poruke, ali ne i kako ih primaju.
U ovoj studiji, Yuri Aratani i Takuya Uemura, molekularni biolozi sa Univerziteta Saitama u Japanu, i kolege postavili su pumpu za prijenos spojeva koje emitiraju povrijeđene i insektima prožete biljke na njihove neoštećene susjede, te fluorescentni mikroskop kako bi promatrali šta se događa.
Gusjenice (Spodoptera litura) postavljene su na lišće odrezano s biljaka rajčice i Arabidopsis thaliana, uobičajenog korova iz porodice gorušica, a istraživači su prikazali odgovore druge, netaknute biljke Arabidopsis bez insekata na te znakove opasnosti.
Ove biljke nisu bile obični korovi: bile su genetski promijenjene tako da su njihove stanice sadržavale biosenzor koji je fluorescirao zeleno kada je otkriven dotok iona kalcija. Signalizacija kalcija također je nešto što ljudske ćelije koriste za komunikaciju.
Tim je koristio sličnu tehniku za mjerenje signala kalcija u prošlogodišnjoj studiji fluorescentnih biljaka Mimosa pudica, koje brzo pomiču svoje lišće kao odgovor na dodir, kako bi izbjegle predatore.
Ovaj put, tim je vizualizirao kako su biljke reagirale na kupanje u hlapljivim spojevima, koje biljke otpuštaju unutar nekoliko sekundi nakon ranjavanja.
To nije bio prirodan sklop; spojevi su koncentrirani u plastičnu bocu i pumpani na biljku primatelja konstantnom brzinom, ali to je omogućilo istraživačima da analiziraju koji su spojevi bili u oštroj mješavini.
Kao što možete vidjeti u videu iznad, neoštećene biljke primile su poruke svojih povrijeđenih susjeda glasno i jasno, odgovarajući naletima signala kalcija koji su se mreškali po njihovim ispruženim listovima.
Analizirajući spojeve u zraku, istraživači su otkrili da dva spoja nazvana Z-3-HAL i E-2-HAL induciraju signale kalcija u Arabidopsisu.
Također su identificirali koje stanice prve reagiraju na znakove opasnosti tako što su biljke Arabidopsis koristile fluorescentne senzore isključivo u zaštitnim, mezofilnim ili epidermalnim stanicama.
Zaštitne ćelije su ćelije u obliku graha na površini biljaka koje tvore stomate, male pore koje se otvaraju prema atmosferi kada biljke 'dišu' CO2. Mezofilne stanice su unutarnje tkivo lišća, a epidermalne ćelije su vanjski sloj ili koža lišća biljke.
Kad su biljke Arabidopsis bile izložene Z-3-HAL-u, zaštitne ćelije generirale su signale kalcija unutar jedne minute, nakon čega su stanice mezofila uhvatile poruku.
Štoviše, prethodno tretiranje biljaka fitohormonom koji zatvara stomate značajno je smanjilo signaliziranje kalcija, što sugerira da stomati djeluju kao 'nosnice' biljke.
"Konačno smo razotkrili zamršenu priču o tome kada, gdje i kako biljke reagiraju na 'poruke upozorenja' iz zraka od svojih ugroženih susjeda", kaže Masatsugu Toyota, molekularni biolog sa Univerziteta Saitama u Japanu i stariji autor studije.
"Ova eterična komunikacijska mreža, skrivena od našeg pogleda, igra ključnu ulogu u zaštiti susjednih postrojenja od neposrednih prijetnji na vrijeme."
