Ніла Іваненко 
У наукових колах ці кадри назвали «просто неймовірними». На відміну від учених, далеко не всі пересічні люди знають, що рослини оточені тонким туманом з’єднань, які переносяться повітрям. Рослини використовують їх для спілкування та захисту. Подібно до запахів, ці сполуки відлякують голодних травоїдних і попереджають зелених сусідів про хижаків, що наближаються.
Науковцям було відомо про ці захисні властивості рослин ще з 1980-х років. Відтоді їх виявили у більш ніж 80 видів флори. І ось тепер команда дослідників з Університету Сайтама (Японія) застосувала методи візуалізації в реальному часі, щоб з’ясувати, як рослини отримують ці повітряні сигнали тривоги та реагують на них. Адже протягом тривалого часу науковці знали, як рослини надсилають повідомлення, але не розуміли, як вони їх отримують.
Як проходило дослідження
Молекулярні біологи Юрі Аратані та Такуя Уемура разом зі своїми колегами встановили помпу для перенесення сполук, що виділяють пошкоджені та уражені комахами рослини на своїх неушкоджених сусідів. Для спостереження за процесом команда використала флуоресцентний мікроскоп.
Дослідники посадили гусениць (Spodopteralitura) на листя томату і гусимки звичайної (або різушки Таля, Arabidopsis thaliana) – поширеного бур’яну сімейства гірчичних. А потім спостерігали за реакцією неушкодженої гусимки, на якій не було гусениць, на сигнали небезпеки.
Ця рослина не була звичайним бур’яном: її генетично змінили. Її клітини містили біосенсор, що випромінював зелене світло при виявленні припливу іонів кальцію. До речі, сигнали іонів кальцію використовують для спілкування і людські клітини, розповіло видання Science Alert.
Команда візуалізувала, як неушкоджені екземпляри реагували на летючі сполуки, що їх виділяли протягом кількох секунд після пошкодження їхні сусіди. Неушкоджені рослини чітко сприймали повідомлення своїх травмованих сусідів, відповідаючи сплесками сигналів кальцію, які пробігали їхніми листочками.
Аналізуючи перенесені повітрям сполуки, дослідники виявили, що дві з них – Z-3-HAL та E-2-HAL – індукують сигнали іонів кальцію про небезпеку. Вони також з’ясували, які саме клітини першими реагують на сигнали небезпеки. Для цього вчені оздобили рослини гусимки звичайної флуоресцентними сенсорами у замикальних, мезофільних та епідермальних клітинах.
Замикальні клітини – це бобоподібні клітини на поверхні рослин, які утворюють продихи: маленькі пори. Вони відкриваються в атмосферу, коли рослини «дихають» вуглекислим газом. Клітини мезофілу є внутрішньою тканиною листиків, а епідермальні клітини – їхнім зовнішнім шаром або шкіркою.
Коли рослини гусимки піддавалися впливу Z-3-HAL, замикальні клітини генерували сигнали кальцію протягом хвилини, після чого клітини мезофілу вловлювали повідомлення.
Науковці зазначили, що попередня обробка рослин фітогормоном, який закриває пори, значно знижує передачу сигналів кальцію. Тож можна припустити, що продихи виконують роль «ніздрів» рослин.
Як зауважив старший автор дослідження Масацугу Тойота, вчені зрештою розкрили складну історію того, як, коли та де рослини реагують на попереджувальні повідомлення від своїх сусідів, яким загрожує небезпека.
Висновки з дослідження опублікував журнал Nature Communications.
