Растенија имаат колонизираше огромно мнозинство на површината на Земјата. Значи, што е клучот за нивниот успех?
Луѓето често ги мислат растенијата како едноставни, бесмислени форми на живот. Можеби живеат вкоренети на едно место, но колку повеќе научниците учат за растенијата, толку покомплексно и поодговорно сфаќаме дека се. Тие се одлични во прилагодувањето на локалните услови. Растенијата се специјалисти кои максимално го користат она што е блиску до местото каде што ртат.
Сепак, учењето за сложеноста на растителниот свет е нешто повеќе од инспиративно чудо кај луѓето. Проучувањето на растенијата е исто така за да бидете сигурни уште можеме да одгледуваме култури во иднина, бидејќи климатските промени го прават нашето време сè поекстремно.
Сигналите од животната средина го обликуваат растот и развојот на растенијата. На пример, многу растенија користат должината на денот како знак да предизвика цветање. Скриената половина од растенијата, корените, исто така користат знаци од нивната околина за да се осигураат дека нивната форма е оптимизирана за да бара вода и хранливи материи.
Корените ги штитат нивните растенија од стресови, како што е сушата со прилагодување на нивната форма (разгранување за да се зголеми нивната површина, на пример) за да најдете повеќе вода. Но, до неодамна, не разбиравме како корените чувствуваат дали има вода во околната почва.
Водата е најважната молекула на Земјата. Премногу или премалку може да уништи екосистем. Разорното влијание на климатските промени (како што неодамна беше забележано во Европа и источна Африка) има и поплавите и сушите почести. Од климатските промени is правење обрасци за врнежи сè понепредвидливо, учејќи како растенијата реагираат на недостиг на вода е од витално значење за да се направат културите поотпорни.
Нашиот тим од научници и математичари за растенија и почва неодамна откриен како корените на растенијата ја прилагодуваат нивната форма за да го максимизираат навлегувањето на вода. Корените нормално се разгрануваат хоризонтално. Но, тие го прекинуваат разгранувањето кога ќе изгубат контакт со вода (како што се растат низ празнината исполнета со воздух во почвата) и корените продолжуваат да се разгрануваат само откако повторно ќе се поврзат со влажна почва.
Нашиот тим откри дека растенијата користат систем наречен хидросигнализирање да управуваат каде се разгрануваат корените како одговор на достапност на вода во почвата.
Хидросигнализирањето е начинот на кој растенијата чувствуваат каде е водата, не со директно мерење на нивото на влага, туку со чувствителност на други растворливи молекули кои се движат со водата во растенијата. Ова е можно само затоа што (за разлика од животински клетки) растителните клетки се поврзани една со друга од мали пори.
Овие пори овозможуваат водата и малите растворливи молекули (вклучувајќи ги и хормоните) да се движат заедно помеѓу корен клетките и ткивата. Кога водата ја зема коренот на растението, таа патува низ најоддалечените епидермални клетки.
Надворешните коренски клетки исто така содржат а хормон кој промовира разгранување наречен ауксин. Внесувањето вода предизвикува разгранување со мобилизирање на ауксинот навнатре во внатрешните коренски ткива. Кога водата веќе не е достапна надворешно, да речеме кога коренот расте низ празнина исполнета со воздух, на врвот на коренот сè уште му треба вода за да расте.
Така, кога корените не можат да внесат вода од почвата, тие мора да се потпрат на водата од сопствените вени длабоко во коренот. Ова го менува правецот на движење на водата, правејќи ја сега да се движи нанадвор, што го нарушува протокот на разгранувачкиот хормон ауксин.
Фабриката исто така прави ан хормон против разгранување наречен АБА во неговите коренски вени. АБА се движи и со протокот на вода, во спротивна насока на ауксинот. Значи, кога корените се спуштаат на вода од вените на растенијата, корените исто така го привлекуваат хормонот против разгранување кон себе.
ABA го запира разгранувањето на коренот со затворање на сите мали пори што ги поврзуваат коренските клетки - малку како експлозивни врати на брод. Ова ги запечатува коренските клетки едни од други и го спречува слободното движење на ауксинот со вода, блокирајќи го разгранувањето на коренот. Овој едноставен систем им овозможува на корените на растенијата фино да ја прилагодат својата форма на локалните услови на вода. Тоа е наречен ксероразгранување (се изговара нулта разгранување).
Нашата студија исто така покажа дека корените на растението користат сличен систем за да ја намалат загубата на вода како и неговите пука. Лисјата го спречуваат губењето на вода за време на сушни услови со затворање на микро-порите наречени стоми на нивните површини. Затворањето на стомите исто така е активирано од хормонот АБА. Слично на тоа, во корените АБА се намалува загуба на вода со затворање на нано-порите наречени плазмодезмати кои ја поврзуваат секоја коренска клетка заедно.
Корените од доматот, таловиот крес, пченката, пченицата и јачменот реагираат на влага на овој начин, и покрај тоа што еволуираат во различни почви и клими. На пример, доматите потекнуваат од јужноамериканска пустина, додека тале крес доаѓа од умерените региони на централна Азија. Ова сугерира дека ксероразгранувањето е вообичаена карактеристика кај цветните растенија, кои се над 200 милиони години помлади од нецветните растенија како што се папратите.
Корените од папратите, раните копнени растителни видови кои се развиваат, не реагираат на водата на овој начин. Нивните корени растат порамномерно. Ова сугерира дека цветните видови се подобри во прилагодувањето вода стрес од претходните копнени растенија како што се папратите.
Цветните растенија можат да колонизираат поширок опсег на екосистеми и средини од нецветните видови. Со оглед на брзите промени во обрасците на врнежите ширум светот, способноста на растенија да се почувствува и да се прилагоди на широк опсег на услови на влага во почвата сега е поважно од кога било.