Čia tai bent: augalai savo stiebais siunčia šviesą po žeme ir taip „nušviečia“ požemių tamsybėse glūdinčias šaknis

Jau seniai žinota, kad šviesos receptoriai stiebuose, lapuose ir žieduose reguliuoja augalo augimą. Šaknyse tokie receptoriai yra, tačiau buvo neaišku, kaip jie gali pajusti šviesą giliai dirvos tamsybėse.

Hyo-Jun Lee su kolegomis iš Pietų Korėjos Seulo nacionalinio universiteto kaip modelį šio fenomeno aiškinimuisi panaudojo baltažiedį vairenį (Arabidopsis thaliana) – mažą žiedinį bastutinių šeimos augalą.

Paaiškėjo, kad augalo stiebas veikia kaip optinis kabelis, ir nukreipia šviesą į šaknyse esančius šviesos receptorius fitochromus. Šie paskatina gaminti baltymą HY5, kuris skatina sveiką šaknų augimą.

Kai tiriamuose augaluose buvo sukeltos fitochromo mutacijos, HY5 gamyba mažėjo. O kai mutavęs būdavo HY5 baltymas, baltažiedžių vairenių šaknys nebeužaugdavo ir buvo įvairiai išsikraipiusios.

Šviesa prieš chemikalus

Siekdami išsiaiškinti, šaknų fotoreceptorius veikia tiesiogiai per augalą plintanti šviesa, ar ji aktyvuoja signalinių medžiagų gamybą, kurios nukeliauja į šaknis, tyrėjai pritvirtino šviesolaidžiu atsklindančios šviesos šaltinį prie augalo stiebo. Prie šaknų galiukų esantis šviesos jutiklis patvirtino, kad šviesa perduodama tiesiogiai.

Be to, kai jie tamsoje laikomam A. thaliana pavyzdžiui davė paplitusio tarp augalų signalizavimo medžiagų, tokių kaip cukrozė, žymesnio šaknų augimo spartėjimo nepastebėta – Tai rodo, kad tokios cheminės medžiagos augimo nevaldo.

Efektyviausiai augimą skatino raudona šviesa. Ilgos tokios šviesos bangos tinka geriau, nes nusklinda toliau, nei trumpesnės mėlynos ir žalios šviesos bangos, sako Lee.

Kaip bebūtų, tačiau šviesos intensyvumas dirvoje per mažas, kad būtų apšviečiamos šaknys ar kad bakterijos galėtų vykdyti fotosintezę, sako jis.

Įprasta funkcija?

Fitochromus turi daugelis augalų, taigi, tiesioginis šviesos nukreipimu stiebu yra paplitęs šaknų augimo optimizavimo mechanizmas, spėja Lee.

Tai logiška, nes šviesos signalai pasiekia tikslą daug sparčiau, nei cheminis signalizavimas, sako Mike Haydon iš Melburno universiteto Australijoje.

Tačiau tyrimas galutinių įrodymų, nepateikė, pastebi jis. Tyrėjai išsiaiškino, kad nuo apšvietimo iki augalų šaknų fitochromų aktyvavimosi praėjo 2 valandos – ilgiau, nei būtų galima tikėtis, jei šviesa perduodama tiesiogiai.

Be to, tyrime nagrinėti tik kelios signalinės medžiagos, kurios galėjo veikti kaip judrūs tarpininkai tarp šviesos, stiebo ir šaknų, pastebi Haydonas. „Judraus tarpinio signalo galimybė iš tiesų neatmetama.”

Žurnalo nuoroda:Science Signaling, DOI: 10.1126/scisignal.aaf6530

Alice Klein
newscientist.com