07 февруари 2023
Категории
  •  Космос
  •  Физика
  •  Науки за земята
  •  Биология
  •  Медицина
  •  Математика
  •  Научни дискусии
  •  Разни
FACEBOOK

Флуоресцентните растения Mimosa pudica разкриват как избягват хищниците (видео)

| ПОСЛЕДНА ПРОМЯНА 16 ноември 2022 в 00:01 9980
Повишаването на [Ca2+]cyt в пулвините (мястото, където листът се свързва със стеблото) предизвиква бързо движение на листенцата. a, b Докосването (a) и нараняването (b) (бели стрелки) предизвикват повишаване на [Ca2+]cyt в третостепенните пулвини (жълти стрелки) и движение на листенцата (червени стрелки), което се разпространява към основата на рахилата. c, d Раняването предизвиква повишаване на [Ca2+]cyt в третичните пулвини, което предшества преместването на листенцата в контролните (c), но не и в третираните с La3+ листа (d). Прекъснатите бели и плътните червени линии показват позициите на листенцата преди и след движенията на листенцата, съответно. e, f Подписи на [Ca2+]cyt в третичните пулвини и ъгъла на листенцата в листа, предварително третирани с H2O (e, n = 5) и 50 mM La3+ (f, n = 7). Показани са средни ± SEM стойности. Мащабните линии са 5 mm (a и b) или 1 mm (c и d). Кредит: Nature Communications (2022). DOI: 10.1038/s41467-022-34106-x

Mimosa pudica е многогодишно тревисто растение от семейство Fabaceae, произхождащо от Централна и Южна Америка. Известно е с това, че затваря листата си или ги сгъва навътре при докосване.

Нови изследвания разкриват как става това.

Растенията не притежават нервите и мускулите, които позволяват бързото движение на животните. Въпреки това Mimosa pudica движи листата си чрез огъване на двигателния орган "пулвинус" (мястото, където листът се свързва със стеблото) моментално в отговор на докосване и наранявания. Това ефектно движение на листата се изучава още от епохата на Чарлз Дарвин. Въпреки това сигналните молекули, действащи на далечни разстояния, които предизвикват бързите движения на листата, и физиологичните роли на това движение остават неизследвани.

В проучването, ръководено от професор Масацугу Тойота (Masatsugu Toyota) от Университета в Сайтама, е създадено трансгенно флуоресцентно растение, което позволява на екипа да проследи движението на калциевите сигнали в клетките на растението. При допир флуоресценцията бързо преминава през листата и предизвиква тяхното движение. Това потвърждава идеята, че калцият действа като сигнална молекула на дълги разстояния.

Видеоклиповете показват, че изблиците на флуоресценция се разпространяват бързо по листата и предизвикват движения на листата. Флуоресцентната светлина проследява цитозолния калций в реално време.

"Mimosa pudica затваря листата си само 0,1 секунди след пристигането на Ca2+ сигналите в моторния орган Пулвинус", разказва Тойота.

Докосването на върха на листо предизвиква последователно Ca2+ сигнали в пулвинусите и движения на листата. Кредит: Masatsugu Toyota/Saitama University

Предишни изследвания показват, че електрическите сигнали, като например потенциалът, са от решаващо значение за бързите движения на листата при Mimosa pudica.

"Разработихме система за едновременен запис на цитозолния Ca2+ и електрическите сигнали, за да разкрием пространствено-времевата връзка между тези сигнали", разказва Тойота. При нараняване на листата Ca2+ и електрическите сигнали се разпространяват систематично със сходна скорост и преминават през мястото за запис в сходно време. Следователно Ca2+ и електрическите сигнали на дълги разстояния са пространствено-времево свързани в Mimosa pudica.

Предварителното третиране на листата на Mimosa pudica с инхибитори на Са2+ каналите, La3+ и др. блокира както Са2+/електрическите сигнали, така и движенията на листата в отговор на нараняванията. Тези данни потвърждават идеята, че Ca2+ действа като сигнална молекула на дълги разстояния, която предизвиква бързи движения на листата при Mimosa pudica.

"Mimosa pudica е едно от най-известните растения поради ефектните си движения", разказва Тойота. "Въпреки че има много хипотези за физиологичните функции на бързите движения на листата, защо Mimosa pudica движи листата си, все още не е научно изяснено."

Смята се, че реакцията помага на растението да се предпази от хищници.

Използвайки техниката за редактиране на генома CRISPR/Cas9, екипът учени на Тойота създава "неподвижен" мутант elp1b, с помощта на който показват, че скакалците са били по-склонни да изядат растения, които не са били в състояние да се движат, отколкото тези, които реагират на докосване.

"Най-накрая получихме доказателства, че бързите движения, основани на разпространение на Ca2+ и електрически сигнали, предпазват Mimosa pudica от нападения на насекоми", отбелязва Тойота.

"Растенията притежават различни комуникационни системи, които обикновено са скрити от погледа; да видиш, значи да повярваш", допълва ученият.

Mimosa pudica се затваря след докосване. Кредит: Wikipedia

Тези бързи движения не са уникални за видовете мимоза. Месоядните растения като Венерината мухоловка използват бързи движения, за да уловят плячката си. Видове като кактуса Lophophora williamsii и растението Cornus canadensis разпространяват прашеца си, като изстрелват тичинките си, когато се докоснат. Растенията от вида Cardamine имат семена, които експлодират при допир.

Справка: Takuma Hagihara et al, Calcium-mediated rapid movements defend against herbivorous insects in Mimosa pudica, Nature Communications (2022). DOI: 10.1038/s41467-022-34106-x

Източник:

Bursts of fluorescence caught on video reveal how and why the sensitive plant Mimosa pudica moves its leaves rapidly
Saitama University


Няма коментари към тази новина !

 
Още от : Новини
Всички текстове и изображения публикувани в OffNews.bg са собственост на "Офф Медия" АД и са под закрила на "Закона за авторското право и сродните им права". Използването и публикуването на част или цялото съдържание на сайта без разрешение на "Офф Медия" АД е забранено.