Растения производят ряд химических веществ, известных как летучие органические соединения, которые влияют на их взаимодействие с окружающим миром. В новом исследовании исследователи из Университета Иллинойса в Урбане-Шампейне изучили, как тип и количество этих ЛОС меняются в зависимости от различных особенностей растений томата.
Результаты исследования, опубликованные в Журнале химической экологии, указывают на то, что запах скошенной травы, который мы так часто ассоциируем с летом, не только служит признаком сезона, но и является одним из способов общения растений между собой в ответ на травму. Растения, не имея возможности уйти от опасности, используют химические сигналы, такие как ЛОС, чтобы предупредить друг друга о возможных угрозах, подготовить собственные механизмы защиты и даже привлечь полезные почвенные микроорганизмы.
Эринн Дади, аспирантка лаборатории Нгумби, сравнивает этот процесс с рекламным щитом, предупреждающим хищников о наличии «обеда», когда гусеница приступает к поеданию листьев. Исследование также выявило, что арбускулярные микоризные грибы (АМФ) и гусеницы оказывают влияние на содержание ЛОС в растениях томата.
В ходе исследования использовались четыре сорта томатов: два гибрида, Mountain Fresh и Valley Girl, и два органических реликта, Amish Paste и Cherokee Purple. Результаты показали, что как АМФ, так и гусеницы в отдельности снижают выделение ЛОС всеми четырьмя сортами томатов. Однако их совместное воздействие оказалось менее значительным по сравнению с эффектом каждого из них в отдельности.
Эти выводы предостерегают нас от неожиданной реакции растений на внешние факторы и подчеркивают важность понимания влияния факторов, таких как грибковые ассоциации и хищнические насекомые, на здоровье растений. По мнению ученых, такие исследования необходимы для более глубокого понимания экосистем и устойчивого сельского хозяйства.
«Фамильные помидоры, наши любимые крупные и сочные, выращиваются в первую очередь для насыщенного вкуса. В то время как гибриды предназначены для масштабного традиционного производства, что влечет за собой значительные затраты на растение», — отметила Эстер Нгумби, ассистент-профессор интегративной биологии. «Наша работа указывает на возможные угрозы для защиты растений в результате процессов селекции».
Помимо этого, рост растений оценивался как над поверхностью почвы, так и внутри почвы. Исследование выявило, что растения, участвующие в симбиотических отношениях с грибами, демонстрировали более высокую биомассу листьев и сложные корневые системы.
«Арбускулярные микоризные грибы устанавливают партнерские связи с более чем 80% растений, создавая систему, в которой грибы извлекают питательные вещества из почвы в обмен на углерод от растений», — пояснила Дэди. «Особенно в сорте Cherokee Purple мы обнаружили, что эти грибы могут предоставить дополнительные преимущества, такие как ускоренный рост и увеличение выбросов ЛОС».
Удивительным образом, растения, подвергнутые воздействию гусениц, также проявили более высокий уровень роста.
«Эти растения имели большую биомассу как в корнях, так и над поверхностью земли, что кажется удивительным, учитывая, что их активно поедали. Мы предполагаем, что гусеницы, вероятно, стимулировали реакцию роста, аналогичную тому, как обрезка дерева может привести к появлению новых побегов», — добавила Дэди. «Этот феномен требует дальнейшего изучения, чтобы лучше понять реакцию растений на воздействие гусениц».
Нгумби подчеркнула, что за кулисами происходит множество непонятных явлений, включая роль различных микроорганизмов. «Мы лишь касаемся понимания реакции растений, исследованиями, которые мы проводим. Растения, по-видимому, активно реагируют на свою окружающую среду, используя сложные химические механизмы», — отметил Дэди. «Это напоминает нам, что растения, хотя и необладающие разумом в человеческом понимании, все равно активно взаимодействуют с окружающим миром, используя свой собственный химический язык».
«Мы стремимся распространять знание о химии растений, так как это тот способ, каким растения общаются между собой. И чем больше мы узнаем, тем больше вопросов возникает», — подчеркнула Нгумби.
По материалам: link.springer.com
«Кто бы мог подумать, что запах скошенной травы — это целый химический телеграф между растениями!