Connect with us

Hi, what are you looking for?

Наука и технологии

Растения используют воздушные каналы для создания направленного светового сигнала

Растения используют воздушные каналы для создания направленного светового сигнала
Растения используют воздушные каналы для создания направленного светового сигнала

Исследование показывает, что растения используют воздушные каналы для создания направленного светового сигнала и регулирования фототропизма.

У растений нет органов зрения, так как же они узнают, откуда исходит свет? В оригинальном исследовании, сочетающем опыт в области биологии и инженерии, группа под руководством профессора Кристиана Фанкхаузера из UNIL в сотрудничестве с коллегами из EPFL обнаружила, что светочувствительная растительная ткань использует оптические свойства границы раздела между воздухом и водой для генерации света. градиент света, «видимый» растению. Эти результаты были опубликованы в журнале Science.

Большинство живых организмов (микроорганизмы, растения и животные) обладают способностью определять происхождение источника света даже при отсутствии органа зрения, сравнимого с глазом. Эта информация имеет неоценимое значение для ориентации или оптимального позиционирования в окружающей среде.

Понимание того, откуда исходит свет, особенно важно для растений, которые используют эту информацию для позиционирования своих органов — явление, известное как фототропизм. Это позволяет им улавливать больше солнечных лучей, которые затем преобразуются в химическую энергию в процессе фотосинтеза — жизненно важного процесса, необходимого для производства почти всей пищи, которую мы едим.

Хотя фоторецептор, инициирующий фототропизм, известен давно, оптические свойства светочувствительной растительной ткани до сих пор остаются загадкой. Междисциплинарное исследование, опубликованное в журнале Science, объединило опыт команд докторов наук. Кристиан Фанкхаузер (профессор и директор Центра интегративной геномики факультета биологии и медицины UNIL), доктор наук. Андреас Шулер (руководитель группы нанотехнологий преобразования солнечной энергии в Лаборатории солнечной энергии и строительной физики EPFL) и Центр электронной микроскопии UNIL обнаружили удивительную особенность тканей, позволяющую растениям обнаруживать направленные световые сигналы.

«Все началось с наблюдения за мутантом модельного вида Arabidopsis thaliana, кресс-салата, стебель которого оказался на удивление прозрачным», — объясняет Фанкхаузер, возглавлявший исследование. Эти растения не смогли правильно реагировать на свет. Затем биолог UNIL решил воспользоваться навыками своего коллеги Шулера из EPFL, чтобы дополнительно сравнить специфические оптические свойства мутантных образцов с образцами дикого типа.

«Мы обнаружили, что естественный молочный вид стеблей молодых дикорастущих растений на самом деле обусловлен наличием воздуха в межклеточных каналах, точно расположенных в различных тканях. У мутантных экземпляров воздух заменяется водной жидкостью, придавая им полупрозрачный внешний вид», — говорит Фанкхаузер.

Но какой цели служат такие наполненные воздухом каналы? Они позволяют светочувствительному стеблю создавать градиент света, который может «читаться» растением. Затем растение может определить происхождение источника света. Это явление связано с разными оптическими свойствами воздуха и воды, из которых состоит большая часть живых тканей.

«Более конкретно, воздух и вода имеют разные показатели преломления. Это приводит к рассеянию света при его прохождении через рассаду. Мы все наблюдали это явление, любуясь радугой», — объясняет Мартина Легрис, научный сотрудник группы Фанкхаузера и соавтор первого исследования. автор исследования.

Благодаря своим исследованиям ученые открыли новый механизм, который позволяет живым организмам воспринимать источник света, позволяя им располагать свои органы, такие как листья, таким образом, чтобы оптимизировать захват света для фотосинтеза. Исследование также позволило лучше понять процесс формирования заполненных воздухом межклеточных каналов, которые помимо формирования световых градиентов выполняют у растений ряд функций.

Помимо прочего, эти каналы способствуют газообмену, а также позволяют противостоять гипоксии (снижению количества кислорода) в случае наводнения. Их развитие от эмбриональной стадии до взрослой жизни до сих пор очень плохо изучено. Генетические ресурсы, использованные в этом исследовании, будут полезны для лучшего понимания формирования и поддержания этих интригующих структур.

Теги: растения

В тренде