Учёные из Хельсинкского университета выяснили, как растения восстанавливают свой защитный внешний слой — перидерму. Диффузия этилена и кислорода через рану запускает процесс восстановления, что может иметь значение для устойчивости сельскохозяйственных культур и сохранения продуктов питания.
Защитный барьер растений
Все живые организмы имеют защитные барьерные ткани, которые защищают их от окружающей среды. У растений эту роль играет перидерма, образуя прочный внешний слой коры. Она помогает предотвратить потерю воды и блокирует вредные микробы, например, в кожуре картофеля и коре деревьев.
Но что происходит, когда этот защитный слой повреждён? Новое исследование Хельсинкского университета, опубликованное в журнале Nature, показало, что растения используют диффузию газов в качестве сигнала для обнаружения повреждений и запуска регенерации.
Результаты исследования
Группа учёных под руководством профессора Ари Пекка Мяхонена из факультета биологических наук и наук об окружающей среде обнаружила, что неповреждённая перидерма почти непроницаема для газов. Это приводит к накоплению этиленового газа, гормона растений, внутри тканей растения, в то время как кислород истощается из-за нормального роста.
Однако, когда перидерма повреждена, динамика меняется: этилен выходит наружу, а кислород поступает через место повреждения. Эти изменения действуют как предупреждающие сигналы, которые заставляют растение начать регенерацию перидермы.
Как только новый барьер сформирован, диффузия газов снова ограничивается. Это приводит к накоплению этилена и истощению кислорода, сигнализируя о том, что регенерация может прекратиться и нормальный рост может возобновиться.
«Мы сначала обнаружили роль этилена в регенерации. Затем, в сотрудничестве с профессором Оксфордского университета Франческо Ликауси, ведущим экспертом по чувствительности растений к кислороду, мы также определили кислород. Это открытие показывает, как просто и эффективно растения используют стратегию для мониторинга повреждений», — объясняет доктор Хироюки Иида, ведущий учёный этого проекта в группе Мяхонена.
«Диффузия газа через рану — это не просто следствие травмы, это сигнал, который инициирует заживление», — продолжает Иида.
Значение исследования
Результаты исследования имеют далеко идущие последствия. Понимание того, как запускается регенерация перидермы, может помочь улучшить устойчивость сельскохозяйственных культур, таких как картофель, морковь и фрукты. Повреждённые барьеры могут привести к потере влаги, уязвимости к болезням и, в конечном итоге, к порче овощей или фруктов.
Учёные могут улучшить естественную систему восстановления растений, что повысит выживаемость сельскохозяйственных культур, сократит потери продуктов питания после сбора урожая и поможет растениям лучше противостоять экологическим стрессам, таким как засуха.
Поскольку глобальные продовольственные системы сталкиваются с растущим давлением из-за изменения климата и роста населения, это исследование предлагает новые перспективные направления для повышения устойчивости сельского хозяйства.
«Улучшение способности растений к заживлению барьерных тканей может изменить правила игры для хранения продуктов питания и устойчивости растений», — заключает Мяхонен.
Предоставлено Хельсинкским университетом.