Это видео может выглядеть, как кадр из фильма ужасов, но это всего лишь реакция растения на изменение уровня углекислого газа и влажности! Исследователи из Калифорнийского университета в Сан-Диего смогли запечатлеть крупным планом одно устьице, пору, обнаруженную в эпидермисе листьев.
Новое видео не просто “развлечение”, оно дает ученым понимание, что растения могут подавать сигналы своими порами в ответ на изменение окружающей среды. Это позволит исследователям редактировать эти сигналы и производить культуры, которые смогут выдержать последствия изменения климата.
"Реакция на изменения окружающей среды имеет решающее значение для роста растений и определяет, насколько эффективно растение может использовать воду, что важно, поскольку мы наблюдаем усиление засухи и повышение температуры", - сказал Джулиан Шредер, руководитель исследования.
Глобальное потепления и масштабные проблемы
Изменение климата может повлиять на баланс между поступлением углекислого газа и потерей водяного пара через устьица растений. Если культуры, выращиваемые для употребления в пищу, не смогут найти баланс, они засохнут.
Исследование, проведенное в 2021 году показало, что глобальная производительность сельского хозяйства за последние 60 лет на 21% ниже, чем могла бы быть без изменения климата.
Как мы может поменять растения
Чтобы население Земли не столкнулось с голодом из-за изменения климата, ученым необходимо найти способ помочь растениям приспособиться к новой реальности.
Понимание того, как растения контролируют свои устьица при изменении уровня CO2, открывает новые направления исследований и возможности для решения социальных проблем. Но для этого нужно было лучше изучить процесс открытия и закрытия пор растения, чем и заняли американские ученые.
Они объясняют, что подобно маленьким воротам, пары клеток по бокам устьичной поры (сторожевые клетки) открывают устьице, чтобы впитать углекислый газ. Как оказалось, эти белки сигнализируют клеткам расслабиться и закрыть устьица. Но когда растение чувствует повышенный уровень углекислого газа, второй белок блокирует первый, не позволяя устьицам открываться и закрываться.
"Открытие того, что датчик CO2 в растениях состоит из двух белков, было поучительным и, возможно, стало причиной того, что механизм не был идентифицирован до сих пор", - сказал Шредер.
В среде с низким содержанием углекислого газа, где растению необходимо дольше держать устьица открытыми, чтобы получить количество, необходимое для фотосинтеза, белок, известный как HT1, активирует фермент, который заставляет защитные клетки набухать, сохраняя устьицу открытой. "Однако, когда устьица открыты, внутренняя часть растения подвергается воздействию внешних факторов, и вода из растения попадает в окружающий воздух, что может высушить растение", - сказали авторы.
Понимая, как растение реагирует на окружающую среду, ученые теперь смогут контролировать этот процесс.