گیاهان توسط غبار ظریفی از ترکیبات معلق در هوا احاطه شدهاند که از آنها برای برقراری ربط و محافظت از خود منفعت گیری میکنند. این عمل برای ما نامحسوس است و ترکیبات همانند بوها، گیاهخواران گرسنه را دفع میکنند و به گیاهان همسایه درمورد شکارچیان هشدار خواهند داد. دانشمندان از دهه ۱۹۸۰ درمورد دفاع و گفتگوی گیاهی خبر داشتند و آنها را در بیشتر از ۸۰ گونه گیاهی شناسایی کردهاند.
اکنون، تیمی از محققان ژاپنی تکنیکهای تصویربرداری سریع را برای نشان دادن نحوه دریافت و عکس العمل گیاهان به این آلارمهای هوایی به کار گرفتهاند. اما یک شکاف بزرگ در فهمیدن ما از ربط گیاهان وجود داشت: ما میدانستیم گیاهان چطور مطلب میفرستند، اما نمیدانیم چطور آنها را دریافت میکنند.
فیلمبرداری از گفتگوی دو گیاه
در این مطالعه، «یوری آراتانی» و «تاکویا اومورا»، زیستشناسان مولکولی در دانشگاه سایتاما در ژاپن، یک میکروسکوپ فلوئورسنس برای تماشای انتقال ترکیبات ساطع شده از گیاهان صدمهدیده و آلوده به حشرات بر روی همسایگان خود و آنچه اتفاق افتاد، ساختند.
کرمهای پیلهساز روی برگهای بریده شده از گیاهان گوجهفرنگی، رشادی گوشموشی و علفهای هرز رایج قرار گرفتند و محققان عکس العملهای گیاه دوم، سالم و بدون حشره را به این نشانههای خطر ثبت کردند.
این گیاهان علفهای هرز معمولی نبودند. آنها از نظر ژنتیکی تحول یافته بودند، به این علت سلولهایشان حاوی یک حسگر زیستی می بود که هنگامی هجوم یونهای کلسیم مشاهده شد، به رنگ سبز درآمد. سیگنالدهی کلسیم چیزی است که سلولهای انسان نیز از آن برای برقراری ربط منفعت گیری میکنند.
این تیم از روش شبیهی برای اندازهگیری سیگنالهای کلسیم در مطالعهای در سال قبل روی گیاهان فلورسنت گل قهر و آشتی منفعت گیری کردند که به شدت برگهای خود را در جواب به لمس حرکت خواهند داد تا از شکارچیان جلوگیری کنند.
اینبار، تیم تجسم کرد که چطور گیاهان به دریافت ترکیبات فرار عکس العمل نشان خواهند داد، که در عرض چند ثانیه بعد از زخمی شدن پخش میبشود.
ترکیبات در یک بطری پلاستیکی متمرکز شدند و با شدت ثابتی روی گیاه گیرنده پمپ شدند که به محققان اجازه داد تا تجزیه و تحلیل کنند چه ترکیباتی در مخلوط تند وجود دارد.
همانطور که در ویدیوی بالا مشاهده میکنید، گیاهان صدمه دیده مطلبهای همسایگان مجروح خود را با صدای بلند و آشکار دریافت کردند و با انفجار سیگنالهای کلسیمی که در برگهای کشیده آنها موج میزد، جواب دادند.
نتایج پژوهش
با تجزیه و تحلیل ترکیبات حاضر در هوا، محققان دریافتند که دو ترکیب به نامهای Z-3-HAL و E-2-HAL سیگنالهای کلسیم را در گیاه القا میکنند. آنها این چنین با قرار دادن گیاه حاوی حسگر، سلولها را شناسایی کردند و دریافتند کدام سلولها برای اولین بار به نشانههای خطر جواب خواهند داد.
سلولهای نگهبان یا محافظ سلولهای لوبیایی شکل روی سطوح گیاهی می باشند که روزنهها را راه اندازی خواهند داد، منافذ کوچکی که زمان تنفس گیاهان در CO2 به اتمسفر باز خواهد شد. سلول های مزوفیل، بافت داخلی برگها و سلولهای اپیدرمی بیرونیترین لایه یا پوست برگهای گیاه می باشند.
هنگامی که رشادی در معرض Z-3-HAL قرار گرفت، سلولهای نگهبان سیگنالهای کلسیمی را در عرض یک دقیقه تشکیل کردند و بعد از آن سلولهای مزوفیل مطلب را دریافت کردند.
«ماساتسوگو تویوتا»، زیستشناس مولکولی دانشگاه سایتاما در ژاپن و نویسنده ارشد این مطالعه میگوید:
«ما سرانجام از داستان پیچیدهای درمورد زمان، مکان و نحوه عکس العمل گیاهان به مطلبهای هشداردهنده همسایگان خود در هوا پردهبرداری کردیم. این گفتگو و شبکه ارتباطی اثیری که از دید ما نهان است، نقشی اساسی در حفاظت از گیاهان همسایه دربرابر تهدیدات قریب الوقوع ایفا میکند.»
منبع
