Расліны ёсць каланізавалі пераважную большасць паверхні Зямлі. Такім чынам, што з'яўляецца ключом да іх поспеху?
Людзі часта лічаць расліны простымі, бессэнсоўнымі формамі жыцця. Яны могуць жыць у адным месцы, але чым больш навукоўцы даведаюцца пра расліны, чым больш складаны і спагадны мы разумеем, што яны ёсць. Яны выдатна прыстасоўваюцца да мясцовых умоў. Расліны - спецыялісты, якія максімальна выкарыстоўваюць тое, што знаходзіцца побач з месцам іх прарастання.
Аднак даведацца пра тонкасці жыцця раслін - гэта больш, чым выклікаць здзіўленне ў людзей. Вывучэнне раслін таксама азначае пераканацца мы ўсё яшчэ можам вырошчваць ураджай у будучыні, калі змяненне клімату зробіць надвор'е ўсё больш экстрэмальным.
Сігналы навакольнага асяроддзя фармуюць рост і развіццё раслін. Напрыклад, многія расліны выкарыстоўваюць даўжыня дня як сігнал каб выклікаць красаванне. Схаваная палова раслін, карані, таксама выкарыстоўвае знакі з навакольнага асяроддзя, каб пераканацца, што іх форма аптымізавана для здабычы вады і пажыўных рэчываў.
Карані абараняюць свае расліны ад такіх стрэсаў, як засуха, адаптуючы сваю форму (разгалінаванне для павелічэння іх плошча паверхні, напрыклад), каб знайсці больш вады. Але да нядаўняга часу мы не разумелі, як карані адчуваюць, ці ёсць вада ў навакольнай глебе.
Вада - самая важная малекула на Зямлі. Занадта шмат або занадта мала можа разбурыць экасістэму. Разбуральныя наступствы змены клімату (як нядаўна назіралася ў Еўропе і Усходняй Афрыцы) узмацняюцца як паводкі, так і засухі больш распаўсюджаныя, з змены клімату is стварэнне мадэляў ападкаў усё больш няўстойлівым, вывучаючы рэакцыю раслін недахоп вады жыццёва важны для павышэння ўстойлівасці сельскагаспадарчых культур.
Наша каманда расліназнаўцаў і глебазнаўцаў і матэматыкаў нядаўна выяўлены як карані раслін адаптаваць сваю форму для максімальнага паглынання вады. Карані звычайна разгаліноўваюцца гарызантальна. Але яны прыпыняюць разгалінаванне, калі губляюць кантакт з вадой (напрыклад, растуць праз запоўненую паветрам шчыліну ў глебе), а карані аднаўляюць разгалінаванне толькі пасля таго, як зноў злучаюцца з вільготнай глебай.
Наша каманда выявіла, што расліны выкарыстоўваюць сістэму пад назвай гідрасігналізацыі кіраваць тым, дзе ў адказ разгаліноўваюцца карані наяўнасць вады у глебе.
Гідрасігналізацыя - гэта спосаб, якім расліны вызначаюць, дзе знаходзіцца вада, не шляхам непасрэднага вымярэння ўзроўню вільгаці, а шляхам адчування іншых растваральных малекул, якія рухаюцца разам з вадой у раслінах. Гэта магчыма толькі таму, што (у адрозненне ад клеткі жывёл) раслінныя клеткі злучаны адна з адной дробнымі порамі.
Гэтыя пары дазваляюць вадзе і малым растваральным малекулам (уключаючы гармоны) рухацца разам корань клетак і тканак. Калі вада паглынаецца коранем расліны, яна праходзіць праз самыя вонкавыя клеткі эпідэрмісу.
Вонкавыя клеткі кораня таксама ўтрымліваюць a гармон, які спрыяе галінаванню, называецца аўксін. Паглынанне вады выклікае галінаванне шляхам мабілізацыі аўксіну ўнутр да ўнутраных тканін каранёў. Калі вада больш не даступная звонку, скажам, калі корань расце праз запоўненую паветрам шчыліну, кончыку кораня ўсё яшчэ патрэбна вада для росту.
Такім чынам, калі карані не могуць браць ваду з глебы, яны павінны разлічваць на ваду з уласных вен глыбока ўнутры кораня. Гэта змяняе кірунак руху вады, прымушаючы яе цяпер рухацца вонкі, што парушае паток разгалінаванага гармона аўксіну.
Завод таксама вырабляе ан гармон супраць разгалінавання пад назвай ABA у яго каранёвых жылках. ABA рухаецца з патокам вады таксама ў кірунку, процілеглым аўксіну. Такім чынам, калі карані чэрпаюць ваду з вен расліны, карані таксама прыцягваюць да сябе гармон, які перашкаджае галінаванню.
ABA спыняе разгалінаванне каранёў, зачыняючы ўсе дробныя пары, якія злучаюць клеткі каранёў - гэта крыху падобна на выбуховыя дзверы на караблі. Гэта адгароджвае клеткі каранёў адна ад адной і перашкаджае свабоднаму перамяшчэнню аўксіну з вадой, блакуючы разгалінаванне каранёў. Гэтая простая сістэма дазваляе караням раслін тонка наладжваць сваю форму ў адпаведнасці з мясцовымі ўмовамі вады. гэта называецца ксерагалінаваннем (выяўленае нулявое разгалінаванне).
Наша даследаванне таксама паказала, што карані раслін выкарыстоўваюць падобную сістэму для памяншэння страт вады, што і ўцёкі. Лісце спыняюць страту вады падчас засухі, зачыняючы на іх паверхні мікрапоры, званыя вусцейкамі. Закрыццё вусцейкаў таксама выклікаецца гармонам ABA. Сапраўды гэтак жа ў каранях зніжаецца АБК страты вады зачыняючы нанапоры, званыя плазмадэсматамі, якія злучаюць кожную клетку каранёў.
Карані памідораў, крэс-сала, кукурузы, пшаніцы і ячменю такім чынам рэагуюць на вільгаць, нягледзячы на тое, што развіваюцца ў розных глебах і клімаце. Напрыклад, памідоры зарадзіліся ў пустыні Паўднёвай Амерыкі, Тады як тале крэс Адбываецца з умераных раёнаў Цэнтральнай Азіі. Гэта сведчыць аб тым, што ксерагалінаванне з'яўляецца звычайнай рысай кветкавых раслін, якія больш чым на 200 мільёнаў гадоў маладзейшыя за неквітнеючыя расліны, такія як папараць.
Карані папараці, відаў наземных раслін, якія развіваюцца рана, не рэагуюць на ваду такім чынам. Іх карані растуць больш раўнамерна. Гэта сведчыць аб тым, што квітнеючыя віды лепш прыстасоўваюцца вады стрэс, чым ранейшыя наземныя расліны, такія як папараць.
Кветкавыя расліны могуць каланізаваць больш шырокі спектр экасістэм і асяроддзя, чым неквітнеючыя віды. Улічваючы хуткія змены рэжыму ападкаў па ўсім свеце, здольнасць раслін адчуванне і адаптацыя да шырокага дыяпазону ўмоў вільготнасці глебы цяпер як ніколі важна.