4 tygodnie temu

Naturalny światłowód

Rośliny prawdopodobnie przesyłają światło do swoich korzeni.

Zdjęcie: Dr John Runions/Science Photo Library

Wyczuwanie światła w ciemności. Zdjęcie: Dr John Runions/Science Photo Library

Wszyscy wiemy, że rośliny pobierają światło przez łodygi, liście oraz kwiaty. Okazuje się jednak, że wykorzystują do tego również znajdujące się pod ziemią korzenie.

Mechanizm absorpcji energii słonecznej przez znajdujące się w ziemi części rośliny nie są do końca znane. Wiadomo od dawna, że korzeń również jest wyposażony w odpowiednie ku temu receptory, które prawdopodobnie wyczuwają w jakiś sposób promienie również pod ziemią.

Zespół botaników z Uniwersytetu w Korei Południowej postanowił zbadać dokładnie ten proces na przykładzie małej kwitnącej rośliny z rodziny gorczycy (Arabidopsis thaliana).

Okazało się, że łodyga rośliny zachowuje się jak kabel światłowodowy – przewodzi światło w dolne partie rośliny do receptorów znajdujących się w korzeniach, zwanych fitochromami. To wyzwala produkcję białka HY5, które sprzyja zdrowemu wzrostowi korzeni.

W czasie badań zespół eksperymentował z działaniem kluczowych receptorów. Gdy u roślin wprowadzono mutację fitochromów produkcja białka HY5 spadała. A kiedy doprowadzono do mutacji HY5 korzenie skarłowaciały i przybierały i dziwne kształty.

Światło kontra chemia

Aby sprawdzić, czy światło było przesyłane przez roślinę, czy powstało w wyniku aktywowania jakiejś substancji chemicznej, która została przeniesiona do korzeni, naukowcy podłączyli do łodygi światłowód. Podziemny detektor na końcu korzenia potwierdziły, że światło zostało przesłane.

„Czerwone światło okazało się poruszać najefektywniej przez roślinę. Długie fale takiego światła są szczególnie przyjazne roślinom, ponieważ mogą podróżować dalej niż krótsze fale niebieskie i zielone” komentuje szef badań Hyo-Jun Lee.

„Jednak intensywność światła jest zbyt niska, aby stworzenia żyjące pod ziemią mogły je zobaczyć, również bakterie nie są w stanie go wykorzystać w procesie fotosyntezy” kontynuuje.

Wspólna funkcja?

Większość roślin posiada fitochromy, co sugeruje, że praktyka pompowania promieni słonecznych w dół łodygi jest częstym mechanizmem stosowanym w celu optymalizacji wzrostu korzeni.

„Ma to sens, ponieważ sygnalizacja świetlna jest szybsza niż chemiczna” zauważa Mike Haydon z Uniwersytetu w Melbourne. „Badanie nie dostarcza jednak ostatecznych dowodów”.

Naukowcy obliczyli również, że roślinie zajęło około dwóch godzin od momentu oświetlenia, by aktywować fitochromy w korzeniach – dość długo jak na bezpośredni przesył światła.

„Ponadto badanie koncentrowało się jedynie na podstawowych substancjach działających jako sygnalizatory chemiczne, które mogłyby działać jako mobilni pośrednicy między światłem, łodygą a korzeniami”, mówi Haydon. „Nadanie nie wyklucza całkowicie możliwości mobilnych pośredników chemicznych”.