За първи път изследователите просто наблюдаваха как растенията изпиват вода

Светлинна микрофотография на корен на растение. (Choksawatdikorn/Научна фотобиблиотека)

Растенията жадуват за вода,точно както ние животните правим, но как точно го вливат през тъканите си остава малко загадка, тъй като опитът да се види как се случва влошава процеса.

Чрез прилагане на нежна техника за изобразяване по нов начин, физикът от университета в Нотингам Флавиус Паскут и екипът успяха да наблюдават вътрешностите на растенията по време на работа, докато пият в реално време.

„Разработихме начин да си позволим да наблюдаваме този процес на ниво отделни клетки“, казах Електрофизиологът от университета в Нотингам Кевин Уеб. „Можем не само да видим водата, която се качва вътре в корена, но и къде и как се движи наоколо.“

Не само, че самата вода е от съществено значение за растенията, тя също така действа като средство за транспортиране на други хранителни вещества, минерали и важни биомолекули в живите структури. Доколко ефективно растенията могат да движат ценната течност наоколо, може да има огромен ефект върху способността им да понасят суровите условия на околната среда.

„За да наблюдаваме поглъщането на вода в живите растения, без да ги увреждаме, ние приложихме чувствителна, базирана на лазер, техника за оптична микроскопия, за да видим движението на водата вътре в живите корени неинвазивно, което никога не е правено преди“,обясниУеб.

Откривайки как светлинните фотони се разпръскват от тесен лазерен източник, Раманова микроспектроскопия осигурява изображения в реално време на молекулярно ниво при естествени условия, без необходимост от молекулярно маркиране.

Тази техника е толкова чувствителна, че може да открие масата и ориентацията на молекулните връзки. Това означава, че контрастът може да бъде осигурен чрез използване на молекули, които се открояват от заобикалящата ги среда – в този случай деутериев оксид, известен като тежка вода, вместо нормална вода. Деутерият е изотоп на водорода, който има неутрон, както и обичайния самотен протон на нормалния водород, удвоявайки масата му.

Докато тежката вода има малко по-различни свойства, тя е достатъчно подобна на нормалната вода, за да не променя нещата физиологично в малки количества.

Сканирането откри импулс на тежка вода в рамките на 80 секунди след излагането на корените на изследователите най-задълбочено проученото растение , тале крес ( Arabidopsis thaliana ). Pascut и екипът редуваха излагането на цъфтящото растение на нормална вода и тежка вода, за да наблюдават как новата вода се движи през растителните тъкани.

Любопитно е, че изследователите са открили само засмуканата вода във вътрешната част на корените, където водата транспортира кореновите тъкани ксилем се случва, което показва, че това първоначално поглъщане на вода не се споделя с околните тъкани по пътя му нагоре от корените към останалата част от растението.

Изследователите смятат, че това означава, че има „два водни свята“ в растението и че втората система на водна дифузия разпределя водата към тези външни тъкани.

Възможността да наблюдаваме този процес ще ни помогне да го разберем и да планираме по-добре културите за бурното бъдеще, пред което сме изправени.

„Целта е да се увеличи глобалната производителност на храните чрез разбиране и използване на сортове растения с най-добри шансове за оцеляване, които могат да бъдат най-продуктивни във всяка дадена среда, без значение колко суха или влажна е,“ казах Уеб.

Pascut и екипът разработват преносима версия на технологията за изображения, за да позволят по-достъпни теренни проучвания, и те също вярват, че тази техника може да се използва в устройства за наблюдение на здравеопазването, въпреки че нашите клетки са много по-малки от тези на растенията.

Засега обаче „това обещава да ни помогне да отговорим на важни въпроси като – как растенията „усещат“ наличието на вода?“ обясни Малкълм Бенет, учен по растенията от университета в Нотингам.

„Отговорите на този въпрос са жизненоважни за проектирането на бъдещи култури, по-добре адаптирани към предизвикателствата, пред които сме изправени изменението на климата и променени метеорологични условия.

Това изследване е публикувано в Nature Communications .

За Нас

Публикуването На Независими, Доказани Факти От Доклади За Здравето, Пространството, Природата, Технологиите И Околната Среда.