Zespół naukowców kierowany przez prof. Stanisława Karpińskiego ze Szkoły Głównej Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie po raz pierwszy opisał kwantowo-molekularne i fizjologiczne podstawy nieznanej wcześniej formy komunikacji między roślinami oraz uruchamiany w jej wyniku mechanizm, nazwany Sieciową Nabytą Aklimatyzacją. Wyniki badań publikuje „The Plant Cell”.
Uszkodzony liść (np. przez roślinożerne owady lub nadmiar światła) generuje sygnały elektryczne (ES), które rozprzestrzeniają się na tkanki, liście i organy całej rośliny. W przesyłaniu sygnału elektrycznego pośredniczą zmiany w aktywności kanałów jonowych i towarzyszą im fale reaktywnych form tlenu (ROS) i niefotochemicznego wygaszania (NPQ). Fale te są współzależne i rozchodzą się systemowo w całej roślinie. Proces ten jest niezbędny do zapoczątkowania określonych zmian w ekspresji genów i aklimatyzacji roślin (np. komórkowa pamięć światła). W rezultacie cała zbiorowość roślin, np. na łące, wchodzi w stan nabytej aklimatyzacji systemowej (SAA).
W wilgotnych warunkach uszkodzona roślina może bezpośrednio przekazywać sygnał o niebezpieczeństwie innym roślinom, które dotykają jej w obrębie zbiorowiska roślin, na przykład na łące z mniszkiem. Fale ES i ROS służą jako sygnały między roślinami rozchodzące się na liściu i w liściu z prędkością odpowiednio kilku milimetrów na sekundę lub centymetr na minutę. Sygnały te mogą wywoływać zmiany w NPQ, retroaktywnej sygnalizacji chloroplastów, ekspresji genów, fitohormonach, sygnalizacji ROS i odpowiedziach aklimatyzacyjnych w sąsiednich roślinach. Większość z tych złożonych odpowiedzi komunikacyjnych może być również indukowana między dwiema roślinami połączonymi obwodem elektrycznym (miedzianym kablem), co wskazuje, że sygnał elektryczny jest głównym graczem w komunikacji między roślinami. Zespół naukowców z Instytutu Biologii Szkoły Głównej Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie we współpracy z badaczami z University of Missouri odkrył, że ES i ROS indukują nowe zjawisko aklimatyzacji określane jako „Aklimatyzacja nabyta w sieci” (Network Acquired Acclimation, NAA)”, niezbędne do indukcji SAA w społeczności roślinnej.
Nasze badania potwierdzają, że powierzchniowe sygnały elektryczne funkcjonują jako łącze komunikacyjne między roślinami, które są zorganizowane jako globalna sieć (społeczność) roślin – tak, jak James Cameron przedstawił to w filmie „Awatar”. Działają więc trochę jak Facebook czy Twitter – podsumowuje prof. Stanisław Karpiński.
Wyniki badań polsko-amerykańskiego zespołu opublikowano w The Plant Cell, najbardziej prestiżowym czasopiśmie publikującym artykuły z zakresu biologii komórki roślin.
źródło: SGGW