Как растения “понимают”, когда сбросить листья, в какую сторону расти и где лучше сбросить семена?
Биологи из Нижегородского государственного университета имени Н. И. Лобачевского раскрыли механизм, который даёт растениям способность «предупреждать» свои разные части об опасности. Исследователи обнаружили, что особым электрическим сигналам удаётся помочь растениям справиться с неблагоприятными условиями окружающей среды, такими как засуха, яркое солнце и высокая температура. Эти сигналы подготавливают растительный организм к переходу в режим выживания и могут быть потенциально использованы для сохранения сельскохозяйственных культур в экстремальных условиях.
Растения наделены удивительной способностью адаптироваться к новым условиям. Когда они сталкиваются с недостатком воды, сильной жарой или другими неблагоприятными факторами, они запускают физиологический механизм, который помогает приспособиться к окружающей среде. Однако для того, чтобы эти изменения затронули все части растения, необходима особая информационная сеть, подобная нервной системе животных.
Исследователи обнаружили, что растительные клетки генерируют электрические сигналы в ответ на внешние стимулы. Даже если раздражитель находится далеко от остальной части растения, эти сигналы помогают передать информацию о «происшествии» и активировать защитные механизмы. Изменение концентрации ионов внутри и снаружи клеток приводит к появлению электрических импульсов, которые распространяются по всему растению. Таким образом, не пострадавшие ткани могут быть подготовлены и мобилизовать свою защиту.
В ходе исследований ученые выяснили, что гиперполяризационные электрические сигналы играют особую роль в адаптации растений к неблагоприятным, но переносимым условиям окружающей среды. Эти сигналы вызывают снижение активности фотосинтеза и позволяют растениям перейти в энергосберегающий режим. При умеренной засухе и других неблагоприятных условиях, растения реагируют на локальное повышение температуры и воздействие синего света, генерируя гиперполяризационные электросигналы. Эти сигналы оказывают прямое влияние на фотосинтез и помогают растениям адаптироваться к сложным условиям окружающей среды.
Результаты нашего исследования продемонстрировали альтернативный способ адаптации растений к неблагоприятным факторам среды. В дальнейшем планируется разработка комплексной математической модели распространения гиперполяризационных сигналов по растению. Мы также панируем провести анализ физиологических механизмов возникновения и распространения таких сигналов, что в будущем позволит обнаружить потенциальные мишени для их регулирования. Исследования в этой области помогут разработать новые методы сохранения продуктивности сельскохозяйственных растений в неблагоприятных условиях
Любовь Юдина Руководитель проекта, кандидат биологических наук, доцент кафедры биофизики Института биологии и биомедицины ННГУ имени Н. И. Лобачевского
