"Служба спасения": стало известно, как растения предупреждают друг друга об опасности

Резуховидка Таля – растение, которое предупреждает соседей об опасности.
Фото Kathy F. Atkinson/ University of Delaware.

Учёных, изучающих животных, сложно удивить признаками заботы среди собратьев. Её проявляют многие виды млекопитающих, а также насекомые и птицы, даже доисторическим рептилиям не было это чуждо.

Однако теперь выяснилось, что заботу по отношению к ближнему проявляют не только люди и животные, но и растения. Ранее биологи установили, что растения общаются между собой. И вот теперь специалисты из Делавэрского университета (США) доказали, что растения также предупреждают друг друга об опасности при помощи специфических сигналов.

Примечательно, что открытие учёному Харшу Бэйсу (Harsh Bais) помог совершить старшеклассник, которого тот пригласил на исследовательскую стажировку по ботанике. Совместно с юношей по имени Коннор Суини (Connor Sweeney) Бэйс два года изучал "диалоги" растений и проводил различные эксперименты.

"Героем" исследования стало растение из семейства капустных – резуховидка Таля (Arabidopsis thaliana). Она произрастает на всех континентах, кроме Антарктиды, и широко используется в качестве модельного организма для изучения генетики и биологии развития растений. По-другому биологи называют её арабидопсис – по родовому латинскому названию.

В чашках Петри и пробирках с агар-агаром (питательной средой для выращивания) авторы работы культивировали почти тысячу резуховидок для экспериментов. Каждая партия семян примерно за шесть дней прорастала в растения высотой примерно семь сантиметров с тонкими стеблями и ярко-зелёными листьями.

Как рассказывает Коннор Суини, однажды он положил два проросших растения в одну чашку Петри в нескольких сантиметрах друг от друга, а затем сделал два небольших надреза на листе одного из них, чтобы имитировать нападение насекомого. Удивительно, но после этого – буквально на следующий день – корни второго (здорового) растения начали расти быстрее и укрепляться, пуская новые отростки.

"Это было сумасшествие, я сначала не поверил, – рассказывает Бэйс. – Я ожидал, что укрепляться начнёт травмированное растение, но этого не произошло".

Для чистоты эксперимента Бэйс попросил молодого человека повторить эксперимент, но при этом посадить растения в разные чашки, чтобы исключить любую связь между корневыми системами.

В своём предыдущем исследовании команда Бэйса доказала, что бактерии, обитающие в почве среди корней растений, могут передавать сигналы устьицам – порам на нижнем или верхнем слое эпидермиса листа – чтобы те закрылись от атаки агрессивных патогенов.

Здесь, вероятно, произошло то же самое. "Неповреждённые растения пустили больше корней, чтобы получать больше питательных веществ для укрепления. Поэтому мы начали искать соединения, которые запускают рост корней", — пояснил Бэйс.

Ситуацию прояснили измерения уровня ауксинов – фитогормонов-стимуляторов роста растений. Оказалось, что, если рядом находится повреждённый собрат, у здорового растения повышается количество ауксин-регулируемых генов. Также исследователи отметили, что соседи повреждённого растения экспрессируют ген, который соответствует гену-транспортёру малата под названием ALMT-1. Малат привлекает полезные почвенные микробы, в том числе сенную палочку (Bacillus subtilis). Вероятно, микробам выгодно связываться с корнями растениями и сигнализировать об опасности, чтобы те усилили свою защиту, заключают эксперты.

"Таким образом, повреждённое растение посылает сигналы по воздуху. Оно выпускает химические вещества не чтобы помочь себе, а чтобы предупредить своих соседей", — добавляет Бэйс.

На следующем этапе работы он собирается выяснить, что же это за соединения и как долго они могут сохраняться в почве или атмосфере. И – самое интересное – как они пахнут и ощутим ли этот запах для человека.

Статья о заботливых растениях опубликована в издании Frontiers in Plant Science.

К слову, ранее мы рассказывали о том, как грибы предупреждают растения о нашествии вредителей.

Сегодня