Сортовые культуры против гибридных. Учёные обнаружили, что процесс скрещивания нарушает работу защитного механизма растений.
РЕКЛАМАРастения не перестают удивлять своими способностями. Чего стоит один фотосинтез - выработка кислорода под воздействием солнца, благодаря которому существует практически вся жизнь на Земле. Но учёные всё больше задействуют эти организмы в своих потрясающих воображение проектах.
Они научили шпинат отправлять электронные письма, кустарники - генерировать электричество, а ещё выяснили, как растения учатся адаптироваться к изменениям климата.
Но то, что проделывают с ними люди, зачастую ограничивает возможности растений. Об этом свидетельствуют выводы научных опытов, проведённых на помидорах.
Биологи Иллинойсского университета в Урбане-Шампейне изучили, что происходит с томатами, когда их посещают "друзья" и "враги" - полезные почвенные микробы и гусеницы. Результаты исследования позволяют глубже понять "стиль общения" одних из самых вкусных и популярных в мире овощей.
Эстер Нгумби, доцент кафедры интегративной биологии университета и соавтор недавнего исследования, верит в существование "евангелия биохимии растений".
"Люди склонны считать, что растения не обладают интеллектом, но наши исследования показали, что они активно реагируют на окружающую их среду химическими процессами", - говорит она.
Как общаются растения?
Химия растений, добавляет Нгумби, - это язык, на котором они общаются. Он принимает форму летучих органических соединений (ЛОС) или веществ, которые они вырабатывают, чтобы воздействовать на внешний мир.
ЛОС могут выделяться растениями по разным причинам - например, чтобы сигнализировать о повреждении, подготовиться к защите или предупредить друг друга об угрозе в окружающей среде. Иногда эти сигналы улавливает и человек - например, чувствуя запах скошенной травы.
Эти химические сигналы также могут использоваться для привлечения полезных почвенных микробов, которые помогают растениям расти, например, арбускулярных микоризных грибов (АМГ). Или чтобы сообщить насекомым-хищникам, что на листьях растения сидит вредитель, которого оно хочет уничтожить.
"Когда гусеница грызёт лист, растение посылает сигнал, который обращается к питающимся ею хищникам. Это как рекламный щит, который сообщает им, где находится обед", - объясняет Эринн Дэди, соавтор исследования, работающий в Институте геномной биологии имени Карла Р. Вуза. _-_Поскольку они не могут убежать от опасности, такая химическая контратака повышает их шансы на выживание".
Если мы будем знать факторы, влияющие на выбросы летучих органических соединений, то сможем помочь растениям, считают учёные.
Чистые сорта или гибриды?
Чтобы увеличить охват исследования, учёные решили не ограничиваться предприятиями по выращиванию помидоров в промышленных масштабах.Они протестировали четыре разных сорта, которые обычно культивируют небольшие фермерские хозяйства Иллинойса. Для анализа были выбраны два гибрида - Mountain Fresh и Valley Girl - и два традиционных сорта - Amish Paste и Cherokee Purple.
Во время опытов сравнивали реакцию растений, находящихся в полном покое, и тех, которые подверглись воздействию АМГ и гусениц. Восьминедельные ростки на час поместили в блокирующие запах пакеты, чтобы задержать выделяемые ими вещества. Затем пробы воздуха проверили на предмет содержания в них различных химических компонентов.
Результаты оказались... несколько запутанными. Когда на саженцы помещали раздельно АМГ и гусениц, все они уменьшали выброс летучих органических веществ. А при наличии и тех и других одновременно, объёмы ЛОВ почти не менялись. Не совсем понятно, почему полезные для помидоров грибы уменьшили количество летучих веществ и почему растения не реагировали на гусениц.
Но ключевой вывод исследования заключается в том, что гибриды выделяли гораздо меньше летучих органических соединений по сравнению с их соседями-негибридами.
"Сортовые помидоры - большие, сочные, которые мы все любим, - выращиваются ради вкуса. Гибридные овощи используют для масштабного потребления. И скрещивание дорого обходится растениям", - говорит Нгумби.
"Наша работа показывает, что в процессе селекции защитные механизмы растений дают сбои".
Голодные гусеницы - на пользу растениям
А вот ещё один результат наблюдений, который озадачил проводящих опыты.
РЕКЛАМАНа протяжении всего исследования биологи также регулярно измеряли длину саженцев и их корней. Неудивительно, что растения, в которые проникали микоризные грибы, имели больше листьев и более сложную корневую структуру.
"AМГ образуют партнёрские отношения с более чем 80% наземных растений, при которых грибы извлекают питательные вещества из почвы в обмен на углерод из растений, - объясняет Дэди. - Мы обнаружили, что эти грибы дают усиленный рост и большее выделение летучих органических соединений особенно сорту Cherokee Purple".
Но оказалось также, что активно росли и саженцы, обрабатываемые гусеницами.
"У них было больше биомассы как в корнях, так и у побегов, что кажется нелогичным, поскольку их активно поедали. Я предполагал, что биомассы будет меньше", - сказал Дэди в интервью университетскому сайту.
"Возможно, гусеницы вызвали реакцию роста, подобно тому, как вы обрезаете дерево, чтобы заставить его дать новый прирост". Нгумби также предположил, что растения могли не беспокоиться из-за количества гусениц и продолжать расти. Или же гусеницы были недостаточно голодны, чтобы причинить реальный вред.
РЕКЛАМА"Вне поля нашего зрения протекает много процессов, которые мы пока не понимаем", - заключил учёный.