Растения подают сигнал тревоги за миллисекунды: учёные раскрыли тайну корней

Мы привыкли считать растения почти неподвижными существами, которые медленно реагируют на окружающий мир. Но под землёй происходит нечто гораздо более динамичное. Учёные обнаружили: если повредить один корень, по растению почти мгновенно распространяется настоящая волна тревоги, предупреждающая соседние корни об опасности.

Исследование учёных University of Würzburg опубликовано в журнале Science Advances. О результатах университет сообщил 25 сентября.

Эксперименты проводили на резуховидке Таля – Arabidopsis thaliana, небольшом растении, которое широко используется биологами как модельный организм.

Исследователи механически повреждали корень и наблюдали, что происходит дальше.

Оказалось, что растение узнаёт о травме удивительно быстро.

По корню проходит волна давления

Внутри клеток растений поддерживается давление.

Когда клетка корня повреждается, оно резко падает. Возникает гидравлическая волна, которая распространяется по сосудистой системе растения.

Учёные измерили скорость – около 75 миллиметров в секунду. По их оценке, это примерно в 10 тысяч раз быстрее ранее описанных кальциевых волн.

Для человека 75 миллиметров в секунду звучит не слишком впечатляюще.

Но для растения это почти мгновенная связь.

Остальные корни получают предупреждение

Дальше начинается ещё более интересная часть.

Специальные чувствительные белки воспринимают изменение давления и преобразуют механический сигнал в электрические и кальциевые сигналы.

После этого в неповреждённых соседних корнях запускается производство стрессовых гормонов.

То есть повреждённый участок словно сообщает остальной корневой системе:

«Здесь опасность – приготовьтесь».

Такой механизм имеет очевидный биологический смысл. Корни могут повреждать личинки насекомых, нематоды и другие обитатели почвы. Если растение узнаёт о нападении заранее, соседние части корневой системы получают время на запуск защитной реакции.

У растений обнаружилась ещё одна хитрость

Исследователи заметили и необычный эффект повторных сигналов.

Если корни несколько раз получали кальциевые импульсы, их реакция на последующее повреждение становилась слабее.

Причём изменение наблюдалось не только непосредственно в повреждаемом корне, но и в соседних.

Вероятно, это позволяет растению регулировать силу тревожной реакции и не запускать максимальную защиту при каждом повторном раздражении. Но значение этого механизма ещё предстоит изучать.

Зачем это нужно человеку

Это не просто любопытная подробность из жизни растений.

Повреждение корней вредителями способно серьёзно снижать урожайность сельскохозяйственных культур, причём происходящее под землёй долго остаётся незаметным.

Если учёные лучше поймут естественную систему предупреждения растений, в будущем эти знания могут помочь создавать сорта, эффективнее защищающиеся от почвенных вредителей, и потенциально уменьшать зависимость сельского хозяйства от химических средств защиты.

Так что растение, которое кажется нам совершенно безмолвным, на самом деле обладает довольно быстрой внутренней системой связи.

Стоит насекомому повредить один корень – и остальная подземная сеть уже получает сигнал тревоги.

Первоисточник: Baudon A. et al. MCA1 mechanosensitive channels enable fast communication of wound signals between lateral roots, Science Advances. DOI: 10.1126/sciadv.aef2202.