Новое исследование выявило, что когда листья растений физически соприкасаются, между ними формируется биологическая сигнальная сеть, позволяющая предупреждать друг друга о надвигающемся стрессе. Такой механизм может повысить устойчивость растений к интенсивному свету — одной из распространённых экологических проблем.

Как растения реагируют на избыток света

В рамках исследования, которое пока не прошло рецензирование и опубликовано на платформе BioRxiv, устойчивость определялась как способность растения переносить избыток света без серьёзных повреждений, например, поражения листьев. Учёные оценивали степень повреждения, измеряя утечку ионов из листа: чем меньше утечка, тем выше устойчивость растения к световому стрессу.

Влияние физического контакта между растениями

Рон Миттлер, физиолог растений из Университета Миссури, отметил, что растения, находящиеся в физическом контакте друг с другом, становятся более устойчивыми к световому стрессу по сравнению с теми, которые растут поодиночке. Это было подтверждено сравнением групп растений, чьи листья соприкасались, с группами без контакта.

Экспериментальная методика

В исследовании использовалось небольшое сорное растение Arabidopsis thaliana. Одну группу растений размещали так, чтобы их листья соприкасались, другую — без контакта. После установления физического контакта растения подвергали воздействию яркого, интенсивного света, имитирующего жёсткое солнечное излучение. Затем учёные измеряли повреждения по утечке ионов и накоплению антоцианов — пигментов, свидетельствующих о стрессе.

Результаты показали, что у растений, находившихся в контакте, повреждения листьев и уровень антоцианов были ниже. В то же время одиночно выращенные растения демонстрировали значительно более высокий уровень антоцианов. Миттлер отметил, что если одно растение подвергается стрессу, оно передаёт сигнал всем соприкасающимся с ним растениям, и вся группа становится более устойчивой.

Роль химических и электрических сигналов

Для выяснения механизмов передачи сигналов команда использовала генетически модифицированные растения, неспособные передавать химические сигналы. В эксперименте растения выстраивали в цепочку из трёх: передатчик, посредник и приёмник. Если посредником было мутантное растение, приёмник не получал защиту от стресса. Это подтвердило, что выделение перекиси водорода играет ключевую роль в повышении устойчивости.

Кооперация между растениями

Исследование подчёркивает кооперативную сторону жизни растений. Обычно они конкурируют за пространство, свет и питательные вещества, однако в условиях стресса могут объединяться для повышения выживаемости. Миттлер считает это эволюционным компромиссом: в суровых условиях выгоднее расти группой, а в идеальных — поодиночке.

Пиуш Джайн, биолог-растениевод из Корнелльского университета, участвовавший в исследовании, отметил, что экспериментальный дизайн работы помогает лучше понять малоизученные пути надземной коммуникации между растениями и отвечает на давний вопрос о роли химической и электрической сигнализации в устойчивости к световому стрессу.