Zdalnie sterowane rośliny? To możliwe!
Badacze nauczyli się kontrolować komórki, które odpowiadają m.in. za pobieranie dwutlenku węgla i parowanie wody z roślin.
Naukowcom z Uniwersytetu w Wurzburgu w Bawarii udało się dokonać czegoś niezwykle trudnego. Kontrolują działanie roślin za pomocą impulsów świetlnych. Do tej pory było to uważane w zasadzie niemożliwe, a to dlatego, że system komunikacji aparatów szparkowych jest niezwykle skomplikowany. Wyniki badań opublikowano w prestiżowym czasopiśmie naukowym "Science Advances".
Rośliny mają mikroskopijne aparaty szparkowe na liściach. Dzięki nim regulują to, ile dwutlenku węgla pobierają do fotosyntezy. Za ich pomocą, rośliny ograniczają także utratę wody, co pomaga im przetrwać suszę. Aparaty szparkowe są otoczone dwoma komórkami. Jeżeli ciśnienie w nich spadnie, epidermy się zmniejszają i zamykają otwór. Z kolei jeżeli ciśnienie wzrośnie, komórki oddalają się od siebie, a otwór się rozszerza.
Naukowcy chcieli kontrolować ten proces. Do tego, użyli wrażliwego na światło przełącznika, który zamontowali w komórkach roślin tytoniu. Wykorzystali technologię z optogenetyki. To stosowana w neurobiologii technika, dzięki której naukowcy mogli m.in. badać neurony pod kątem choroby Parkinsona. Do tej pory używano jej głównie w komórkach zwierzęcych.
Zespół naukowców, kierowanych przez biofizyka prof. Rainera Hedricha, jako przełącznika światła do badań użył wrażliwej na światło proteiny z glonów Guillardia theta. W reakcji na impulsy świetlne przełącznik sprawia, że z komórek strzegących szparki wypływa chlorek, a wpływa potas. Wtedy tracą ciśnienie i luzują się, a szparka zamyka się w ciągu 15 minut. - Impulsy działają tutaj na zasadzie zdalnego sterowania roślin - mówi Hedrich.
Naukowiec tłumaczy, że w ten sposób udało się im obejść łańcuch sygnalizacji komórek. Dzięki temu udowodniono, że kanały anionów są potrzebne do zamykania szparek. To doprowadziło do prawie całkowitego wyeliminowania parowania wody z roślin.
Odkrycie umożliwi hodowanie roślin z większą ilością kanałów anionów w komórkach chroniących aparaty szparkowe. Takie rośliny powinny szybciej reagować na fale upałów, dzięki czemu będą mogły lepiej radzić sobie z suszą.
Hedrich tłumaczy, że to dopiero początek badań. Naukowcy chcą wykorzystać optogenetykę, aby jeszcze lepiej poznać aktywizację kanałów anionów. Dzięki temu będą mogli dowiedzieć się tego, jak dokładnie rośliny regulują spożycie wody oraz jak ruch aparatów szparkowych jest powiązany z asymilacją węgla.
