Растения производят ряд химических веществ, известных как летучие органические соединения (ЛОС), которые влияют на их взаимодействие с окружающим миром. Для томатов ЛОС также являются «языком помидоров», при помощи которого они сообщают другим о разных событиях, в том числе, об угрозе врагов – гусениц. В новом исследовании ученые сравнили способность к разговору между сортами, так называемой «семейной реликвии», и современными гибридами томатов.
Запах скошенной травы – один из определяющих ароматов лета. Подобные запахи — один из примеров способов, которыми растения сигнализируют о своей травме. Поскольку растения не могут убежать от опасности, они научились общаться друг с другом с помощью химических сигналов. Они используют ЛОС по разным причинам: чтобы помочь подготовить собственную защиту или привлечь полезные почвенные микробы, полезные для роста. Например, когда гусеницы грызут лист одного помидора, он тут же сообщает другим томатам об опасности.
Таким образом, изучение факторов, влияющих на выбросы ЛОС, является ключом к пониманию здоровья растений. В прошлом были собраны данные о том, как почвенные микробы, такие как арбускулярные микоризные грибы или враги помидоров – листогрызущие гусеницы, или разновидности томата, могут влиять на ЛОС.
В новом исследовании ученые из Университета Иллинойса в Урбана-Шампейн проверили совокупное влияние всех этих факторов на химический состав ЛОС, используя четыре разновидности томатов — два сорта семейных реликвии и два современных гибрида.
«Предыдущие исследования рассматривали сорта томатов, которые традиционно выращиваются в больших масштабах для переработки и обычно не выращиваются мелкими фермерами, поэтому мы решили спросить фермеров из Иллинойса, что они сажают. Основываясь на их отзывах, мы выбрали сорта томатов, которые обычно выращено в центральном Иллинойсе. В итоге мы взяли два гибрида – «маунтин фреш» и «валли герл», а органическими семейными сортами были «амишская паста» и «фиолетовый чероки», - рассказывает Эринн Дади, участница исследования.
Ученые сравнили реакцию необработанных растений с теми, которые подверглись инокуляции арбускулярными микоризными грибами и атаке гусениц или того и другого. Они изучали содержание ЛОС, накрывая восьминедельные растения томатов пакетом для запекания, блокирующим запах, на час. Далее исследователи выкачивали воздух вокруг растений и анализировали различные химические вещества, производимые каждым растением, с помощью газовой хроматографии-масс-спектрофотометрии.
Арбускулярные микоризные грибы и гусеницы по отдельности снизили выбросы летучих веществ у всех четырех сортов томата. Их эффект при совместном присутствии был минимальным по сравнению с эффектами, когда присутствовал любой из факторов отдельно.
Хотя неясно, почему полезные грибные ассоциации снизили содержание ЛОС, вызывает беспокойство тот факт, что гибриды томатов выделяли намного меньшее количество летучих веществ по сравнению с помидорами семейной реликвии.
«Фамильные помидоры — большие, сочные помидоры, которые мы все любим — выращиваются ради вкуса. Между тем, гибриды нужны для крупномасштабного традиционного производства, и, судя по всему, селекция гибридов обходится растению дорого. Посредством наших процессов селекции мы вынуждаем помидоры забыть свой язык», - говорит Эстер Нгумби, профессор интегративной биологии, возглавляющая научную работу.
Растения также оценивались по их росту как над землей, так и в почве. Ученые обнаружили, что растения, которые были связаны с грибами, имели более высокую биомассу листьев и более сложную корневую структуру.
«Арбускулярные микоризные грибы формируют партнерские отношения с более чем 80% наземных растений, создавая торговлю, в которой грибы извлекают питательные вещества из почвы в обмен на углерод из растений. Мы обнаружили, что сорта семейной реликвии извлекают больше пользы из этих отношений, включая ускорение роста, по сравнению с гибридами», - говорит Дади.
Удивительно, но растения, подвергшиеся гусеницам, показали активизацию роста.
«У этих растений было больше биомассы как в корнях, так и над землей, что кажется нелогичным, поскольку их активно поедали. Вполне возможно, что гусеницы вызвали реакцию роста, похожую на то, как вы подрезаете дерево, чтобы заставить его дать новый рост. Возможно, мы использовали мало гусениц или они недостаточно активно питались для нанесения серьезного ущерба. За кулисами происходит много всего, чего мы еще не понимаем. Например, сейчас мы едва прикасаемся к пониманию роли различных микробов. Люди склонны думать, что растения не разумны, но наши исследования показали, что они активно реагируют на окружающую среду, используя химию, и у них есть свой собственный язык, который гибриды постепенно забывают. Нам нужно знать о растениях намного больше, чем известно сейчас», - заключила Нгумби.
Источник: University of Illinois at Urbana-Champaign. Автор: Ананья Сен.
Интересна тема? Подпишитесь на наши новости в ДЗЕН | Канал в Telegram | Группа Вконтакте | Дзен.новости.