Есть веская причина, по которой густо растущие растения лучше растут на одиночных стеблях
Растения кресс-салата Тале (одно из них показано на рисунке) передают сигналы друг другу через свои листья, создавая единое сообщество, более устойчивое к стрессам.
Для растений, растущих на лесной подстилке, луч света, падающий из-под открытого полога, может быть опасен. Но новые исследования показывают, что растения, растущие вместе, могут предупреждать друг друга о таких стрессовых событиях прикосновением к листьям, в результате чего все вместе становятся более устойчивыми.
“Это похоже на сигнал тревоги”, — говорит Рон Миттлер, биолог растений из Университета Миссури в Колумбии. “Похоже, что-то приближается к нам, приготовьтесь”.
Миттлер и его коллеги выращивали кресс-салат тале (Arabidopsis thaliana) в течение нескольких недель, как в уединении, так и плотными группами, где растения могли касаться листьями друг друга. При избыточном освещении отдельные растения проявляли больше признаков стресса и повреждений, чем растения в группах, сообщают ученые 12 декабря на сайте biorXiv.org. “Кажется, что они лучше справляются со стрессом, если соприкасаются друг с другом”, — говорит Миттлер.
Растения общаются под землей через свои корни, с помощью микробов или путем создания сетей с грибами. Исследования также показывают, что наземная коммуникация может осуществляться по нескольким каналам, включая переносимые по воздуху химические вещества, которые предупреждают другие растения о нападениях травоядных или звуках, вызывающих стресс. Растения также могут передавать электрические сигналы друг другу через свои листья, образуя сеть, связанную прикосновением, хотя влияние этого на их здоровье ранее было неизвестно.
Миттлер и его команда провели серию экспериментов на растениях дикорастущего кресс-салата, выращенных из рассады в лаборатории. Они проанализировали изменения в экспрессии генов у отдельных растений и у тех, чьи листья соприкасались с листьями других растений, отслеживали сигналы, передаваемые между ними, и измеряли устойчивость к стрессу, направляя на растения сильный свет. Используя генетически измененные растения, неспособные передавать определенные химические сигналы, ученые выяснили, какие именно сигналы ответственны за акклиматизацию к стрессу.
Всего через час после контакта у растений, листья которых соприкасались, активировалось более 2000 генов, отвечающих за реакцию на стресс, в том числе те, которые помогают им справляться со светом, холодом, переувлажнением, солью и ранениями. По сравнению с растениями, которые соприкасались друг с другом, изолированные растения, подвергшиеся воздействию света, демонстрировали более высокий уровень повреждения клеток и накапливали больше пигментов, связанных со стрессом.
Эксперименты с генетически измененными растениями также показали, что перенос перекиси водорода имеет решающее значение для повышения устойчивости соседних растений. По словам Миттлера, растения вырабатывают перекись водорода в результате различных стрессов. Но это первый случай, когда было обнаружено, что перекись водорода является сигналом, передаваемым от растения к растению.
“То, что мы рассматриваем, — это действительно важный общий сигнальный механизм”, — говорит Кристин Фойер, специалист по растениям из Бирмингемского университета в Англии, которая не принимала участия в исследовании. “Если вдуматься, у растений он должен быть, потому что они не двигаются. Они должны быть встревожены тем, что происходит в окружающей среде”.
Миттлер говорит, что полученные результаты объясняют, почему совместное выращивание сельскохозяйственных культур часто помогает им выживать в сложных условиях, и однажды их можно будет использовать для создания смешанных растительных сообществ, которые будут более устойчивы к дублирующим друг друга угрозам, связанным с изменением климата, таким как наводнения и жара.
“Я могу объединить там три разных вида, которые, как я знаю, будут наилучшим образом взаимодействовать на поверхности и под землей”, — говорит он. “Я на это надеюсь”.
Еще Дарвин говорил, что смеси растений растут лучше, чем те, которые растут поодиночке, говорит Фойер, и это может быть одной из причин почему. “Это просто говорит о том, что растения похожего типа будут передавать сигналы”, — говорит она. “Возможно, растения разных видов использовали бы это, но делали бы это лучше”.