Біля стеблів рослин знайшли схожість з оптоволокном

Вчені з Південної Кореї пояснили, як світло потрапляє в коріння рослин. Виявляється, він проходить з стеблів і листя в корені за допомогою проводних тканин, тобто стеблі, фактично, виконують роль оптоволокна. У корінні світло стимулює білок фітохром В, який, у свою чергу, активує білок, що допомагає зростанню коріння. Дослідження опубліковано в.

У ранніх дослідженнях вчені показали (1, 2), що світло впливає на зростання підземної кореневої системи рослин. Так, у втечах і корінні рослин міститься світлочутливий білок фітохром, що існує в двох формах, А і В, одна з яких поглинає світло в червоному діапазоні, друга - в далекому червоному діапазоні. Експерименти показали, що фітохром, що міститься в втечах рослин, активує транспорт сигнальних молекул з стебля в кореневу систему. Ці молекули сприяють зростанню бічних відгалужень кореня. В іншій роботі було показано, що при опроміненні коріння червоним світлом фітохром стимулює їх зростання. Але як світло потрапляє в коріння рослин дослідники не знали. Висловлювалися різні припущення - наприклад, що коріння безпосередньо отримує світло через ґрунт. На думку авторів статті, така гіпотеза не здається переконливою, оскільки світло може проникати в ґрунт на кілька міліметрів, до того ж проникність різних ґрунтів різною. Згідно з іншим припущенням, світло потрапляє з стебля і листя в кореневу систему рослини по проведених тканинах.

У новій роботі автори використовували в якості модельного організму резуховидку Таля (Вони вивчали рослини, мутантні за деякими генами, в тому числі, за геном фітохрому, і рослини «дикого типу», без мутацій. Щоб зрозуміти, як світло впливає на коріння і як фітохром стимулює їх зростання, автори вирощування на світлі, поміщали в темне місце на певні періоди часу, опромінювали світлом коріння резуховидок або поміщали в темряву тільки листя. Крім того, щоб перевірити гіпотезу про світлопровідні тканини, біологи підсвічували тканини стебля світлом видимого та інфрачервоного спектрів. Джерело світла з'єднували за допомогою канюлі (гнучкої підлоги голки) з волокнами рослини, а детектор на кінцях коріння реєстрував, проходить світло в коріння чи ні. Щоб показати, що коріння отримує світло не через ґрунт, дослідники закривали землю навколо рослини фольгою.

Виявилося, що світло проходить по стеблях рослин у корені, причому випромінювання в інфрачервоному діапазоні рослинні тканини проводять набагато краще, ніж світло видимої частини спектра. Світло, що надійшло з стеблів і листя, активує фітохром В, що міститься в корінні, а фітохром активує синтез, а потім допомагає стабілізувати сигнальний білок HY5, який стимулює зростання коріння.

Резуховидка Таля (використовується біологами як модельний організм в молекулярно-біологічних, генетичних і фізіологічних дослідженнях, оскільки у цієї рослини дуже короткий життєвий цикл - шість тижнів, а також невеликий геном. Арабідопсис часто використовується в космічних дослідженнях. Так, резуховидку вирощували на радянській космічній станції Салют-7, автори проекту Mars One планують вирощувати її після висадки на Марс.