Кембрыджскія даследчыкі паказалі, што расліны могуць рэгуляваць хімічны склад паверхні сваіх пялёсткаў, ствараючы вясёлкавыя сігналы, бачныя пчолам.
У той час як большасць кветак вырабляюць пігменты, якія выглядаюць рознакаляровымі і дзейнічаюць як візуальны знак для апыляльнікаў, некаторыя кветкі таксама ствараюць мікраскапічныя трохмерныя ўзоры на паверхні пялёсткаў. Гэтыя паралельныя паласы адлюстроўваюць пэўныя даўжыні хваль святла, ствараючы вясёлкавы аптычны эфект, які не заўсёды бачны чалавечым вачам, але бачны пчолам.
З боку апыляльнікаў існуе вялікая канкурэнцыя за ўвагу, і, улічваючы, што 35% сусветных сельскагаспадарчых культур залежаць ад жывёл-апыляльнікаў, разуменне таго, як расліны ствараюць пялёсткавыя ўзоры, якія падабаюцца апыляльнікам, можа мець важнае значэнне для накіравання будучых даследаванняў і палітыкі ў галіне сельскай гаспадаркі, біяразнастайнасці і аховы прыроды.
Даследаванні пад кіраўніцтвам каманды прафесара Беверлі Гловер з Дэпартамента раслінаводства Кембрыджа паказалі, што малюнак пялёсткаў - гэта больш, чым здаецца на першы погляд. Папярэднія вынікі паказалі, што механічнае прагінанне тонкі, ахоўны кутікула пласт на паверхні маладых растучых пялёсткаў можа выклікаць адукацыю мікраскапічных грабянёў.
Гэтыя паўпарадкаваныя грабяні дзейнічаюць як дыфракцыйныя рашоткі, якія адлюстроўваюць розныя даўжыні хваль святла, ствараючы слабы эфект вясёлкавага сіняга гало ў сінім УФ-спектры, які бачаць чмялі. Аднак чаму гэтыя палосы ўтвараюцца толькі ў пэўных кветках ці нават толькі на пэўных частках пялёсткаў, не было зразумела.
Эдвідж Мойруд, якая пачала гэтае даследаванне ў лабараторыі прафесара Гловера і цяпер узначальвае ўласную даследчую групу ў лабараторыі Сэйнсберы, распрацавала мясцовы аўстралійскі гібіскус, венецыянскую мальву (Hibiscus trionum), у якасці новага мадэльнага віду, каб паспрабаваць зразумець, як і калі гэтыя нанаструктуры развіваюцца.
«Наша першапачатковая мадэль прадказвала, што тое, колькі клетак расце і колькі кутікулы гэтыя клеткі ствараюць, былі ключавымі фактарамі, якія кантралююць фарміраванне палос, - сказаў доктар Мойруд, - але калі мы пачалі тэставаць мадэль з дапамогай эксперыментальная работа у венецыянскай мальве мы выявілі, што іх фарміраванне таксама моцна залежыць ад хімічнага складу кутікулы, які ўплывае на тое, як кутікула рэагуе на сілы, якія выклікаюць выгіб».
«Наступнае пытанне, якое мы хочам вывучыць, - гэта тое, як розныя хімічныя рэчывы могуць змяніць механічныя ўласцівасці кутікулы як матэрыялу, які стварае нанаструктуру. Цалкам магчыма, што розныя хімічныя склады прыводзяць да кутікулы з рознай архітэктурай або з рознай калянасцю і, такім чынам, па-рознаму рэагуюць на сілы, якія ўзнікаюць у клетках, калі пялёстак расце».
Гэты праект паказаў, што існуе камбінацыя працэсаў, якія працуюць разам і дазваляюць раслінам фармаваць свае паверхні. Доктар Мойруд дадаў: «Расліны - выдатныя хімікі, і гэтыя вынікі паказваюць, як яны могуць дакладна наладжваць хімічны склад сваёй кутікулы, каб ствараць розныя тэкстуры на сваіх пялёстках. Шаблоны, сфарміраваныя ў мікраскапічным маштабе, могуць выконваць цэлы шэраг функцый, ад сувязі з апыляльнікамі да абароны ад траваедных жывёл або хваробатворных мікраарганізмаў».
«Яны з'яўляюцца яркімі прыкладамі эвалюцыйнай дыверсіфікацыі, і, спалучаючы эксперыменты і вылічальнае мадэляванне, мы пачынаем крыху лепш разумець, як расліны могуць вырабляць іх».
Высновы будуць апублікаваныя ў Current Biology.
«Гэтыя ідэі таксама карысныя для біяразнастайнасці і работы па кансервацыі таму што яны дапамагаюць растлумачыць, як расліны ўзаемадзейнічаюць з навакольным асяроддзем», - сказаў прафесар Гловер, які таксама з'яўляецца дырэктарам батанічнага саду Кембрыджскага універсітэта, у якім даследчыкі ўпершыню заўважылі вясёлкавыя кветкі венецыянскай мальвы.
«Напрыклад, віды, якія цесна звязаны, але растуць у розных геаграфічных рэгіёнах, могуць мець вельмі розныя ўзоры пялёсткаў. Разуменне таго, чаму малюнкі пялёсткаў вар'іруюцца і як гэта можа паўплываць на ўзаемаадносіны паміж раслінамі і іх апыляльнікамі, можа дапамагчы лепш абгрунтаваць палітыку будучага кіравання прыродаахоўнымі сістэмамі і захавання біяразнастайнасці».
Даследаванне таго, што рухае 3D-ўзорамі пялёсткаў
Даследчыкі прынялі паэтапны падыход да расследаванняў. Яны ўпершыню назіралі за развіццём пялёсткаў і заўважылі, што ўзоры кутікулы з'яўляюцца, калі клеткі падаўжаюцца, што сведчыць аб тым, што рост быў важным. Затым яны вызначылі, ці можа вымярэнне фізічных параметраў, звязаных з ростам, такіх як пашырэнне клетак і таўшчыня кутікулы, адэкватна прадказаць назіраныя заканамернасці, і выявілі, што не могуць. Затым яны зрабілі крок назад, каб паспрабаваць вызначыць, чаго не хапае.
Уласцівасці матэрыялу, няхай гэта будзе неарганічны або выраблены жывымі клеткамі, такімі як кутікула, верагодна, залежаць ад хімічнай прыроды гэтага матэрыялу. Маючы гэта на ўвазе, даследчыкі вырашылі зірнуць на хімічны склад кутікулы і выявілі, што гэта сапраўды кантралюючы фактар. Для гэтага яны спачатку выкарысталі новы хімічны метад для аналізу складу кутікулы ў вельмі пэўных кропках пялёстка. Гэта паказала, што вобласці пялёсткаў з кантраснай тэкстурай (гладкай або паласатай) таксама адрозніваюцца хімічным складам сваёй паверхні.
Параўноўваючы з гладкай кутікулай, яны выявілі, што паласатая кутікула мае высокі ўзровень дыгідраксіпальміцінавай кіслаты і воску і нізкі ўзровень фенольных злучэнняў. Каб праверыць, ці сапраўды хімічны склад кутікулы важны, яны ўвялі трансгенны падыход да гібіскуса, каб змяніць хімічны склад кутікулы непасрэдна ў раслінах, выкарыстоўваючы гены, падобныя на тыя, якія, як вядома, кантралююць вытворчасць малекул кутікулы ў іншай мадэлі расліны, Arabidopsis.
Гэта паказала, што тэкстуру кутікулы можна змяніць без змены росту клетак, проста змяніўшы склад кутікулы. Як хімічны склад кутікулы можа кантраляваць яе трохмернае згортванне? Даследчыкі мяркуюць, што змяненне кутікулы хімія ўплывае на механічныя ўласцівасці кутікулы, так як трансгенныя пялёсткі з гладкай кутікулой нават пры расцяжэнні з дапамогай адмысловай прылады застаюцца гладкімі, у адрозненне ад дзікіх раслін.