Как „дишат“ растенията? Кога отварят и затварят миниатюрните пори (устица) по повърхността на листата и как това влияе на техния воден баланс? Екип от учени, ръководен от проф. Мартин Кох от Университета в Марбург, разработи нов метод за визуализация на този процес. С помощта на терахерцова спектроскопия те могат да наблюдават кога растенията отварят или затварят устицата си. Резултатите от изследването са публикувани в списание Scientific Reports.
Какво представляват устицата?
Растенията абсорбират въглероден диоксид (CO₂) от въздуха и отделят кислород през малки структури на долната страна на листата. Под въздействие на слънчевата светлина те превръщат CO₂ в глюкоза, но при това губят вода. За да се предпазят от обезводняване, устицата се затварят през нощта или дори през деня при засушаване. Способността на растенията да балансират между фотосинтеза и загуба на вода е жизненоважна – особено в условията на климатични промени.
Как работи новият метод
Учените от Марбург облъчват листата с терахерцови вълни, които могат да се разглеждат като много дълговълнова светлина или свръхвисокочестотни микровълни. Тъй като водата силно абсорбира тези вълни, учените успяват да изчислят водното съдържание на листата чрез отслабването на сигнала. Чрез математически модел те определят кога и до каква степен устицата са отворени, въз основа на водните загуби.
Експерименти с мутирали растения
Методът е тестван върху обикновени растения Arabidopsis и върху варианти с мутации, които нарушават тяхната способност да регулират водния баланс. Мутацията засяга специфичен сигнален път, свързан с реакцията на засушаване.
„С терахерцова спектроскопия показахме как манипулирането на този сигнален път влияе върху водния баланс. Растенията с генетични дефекти изсъхват по-бързо, защото не могат да адаптират отварянето на устицата според водните ресурси,“ обяснява Йохен Тайбер, водещ автор на изследването.
Значение за бъдещето
Новата технология дава възможност за изследване на механизмите за регулация на устицата и може да помогне в идентифицирането на сортове култури, устойчиви на климатични промени. В момента учените работят по разработването на по-достъпна и преносима версия на уреда, за да може методът да се използва и в други лаборатории.
Източник: Phys.org
