Кембридж зерттеушілері өсімдіктердің араларға көрінетін иридесцентті сигналдар жасау үшін жапырақша бетінің химиясын реттей алатындығын көрсетті.
Көптеген гүлдер түрлі-түсті болып көрінетін және тозаңдандырғыштарға көрнекі белгі ретінде әрекет ететін пигменттерді шығарса, кейбір гүлдер гүл жапырақшаларында микроскопиялық үш өлшемді өрнектер жасайды. Бұл параллель жолақтар адам көзіне әрдайым көрінбейтін, бірақ араларға көрінетін иридесценттік оптикалық әсерді жасау үшін жарықтың белгілі бір толқын ұзындығын көрсетеді.
Тозаңдандырғыштардың назарын аудару үшін көптеген бәсекелестік бар және дүние жүзіндегі дақылдардың 35%-ы жануарлардың тозаңдандырғыштарына сүйенетінін ескере отырып, өсімдіктердің тозаңдандырғыштарға ұнайтын гүл жапырақшаларының үлгілерін қалай жасайтынын түсіну ауыл шаруашылығы, биоәртүрлілік және табиғатты қорғау саласындағы болашақ зерттеулер мен саясатты бағыттау үшін маңызды болуы мүмкін.
Кембридждің Өсімдік ғылымдары департаментіндегі профессор Беверли Гловердің командасы басқарған зерттеулер көзге көрінгеннен гөрі гүл жапырақшаларының өрнегі көп екенін анықтады. Алдыңғы нәтижелер жұқа, қорғаныш механикалық иілу екенін көрсетті кутикула өсіп келе жатқан жапырақшалардың бетіндегі қабат микроскопиялық жоталардың пайда болуына түрткі болуы мүмкін.
Бұл жартылай реттелген жоталар бал аралар көре алатын көк-УК спектрінде әлсіз иридесцентті көк гало әсерін жасау үшін жарықтың әртүрлі толқын ұзындығын көрсететін дифракциялық торлар ретінде әрекет етеді. Алайда, бұл жолақтар неліктен белгілі бір гүлдерде немесе тіпті гүл жапырақтарының кейбір бөліктерінде ғана пайда болатыны түсінілмеді.
Бұл зерттеуді профессор Гловердің зертханасында бастаған және қазір Сенсбери зертханасында өзінің жеке зерттеу тобын басқарып жүрген Эдвиж Мойруд австралиялық гибискус Венеция маллоуын (Hibiscus trionum) жаңа үлгі түрі ретінде қалай және қашан екенін түсінуге тырысты. бұл наноқұрылымдар дамиды.
«Біздің бастапқы моделіміз жасушалардың қаншалықты өсетінін және бұл жасушалардың қаншалықты кутикула жасайтынын жолақтардың пайда болуын бақылайтын негізгі факторлар деп болжады», - деді доктор Мойру, «бірақ біз модельді пайдаланып сынай бастағанда эксперименттік жұмыс Венеция маллоуында біз олардың пайда болуы кутикула химиясына өте тәуелді екенін білдік, бұл кутикуланың иілу тудыратын күштерге қалай жауап беретініне әсер етеді.
«Біз зерттегіміз келетін келесі сұрақ - әртүрлі химия кутикуланың механикалық қасиеттерін, наноқұрылымды құрайтын материал ретінде қалай өзгерте алады. Әртүрлі химиялық құрамдар әртүрлі архитектурасы немесе әртүрлі қаттылығы бар кутикулаға әкеліп соғуы мүмкін, демек, гүл жапырақшасы өскен кезде жасушалар сезетін күштерге әртүрлі әсер ету тәсілдері.
Бұл жоба бірге жұмыс істейтін және өсімдіктерге беттерін пішіндеуге мүмкіндік беретін процестердің үйлесімі бар екенін анықтады. Доктор Мойру былай деп қосты: «Өсімдіктер – керемет химиктер және бұл нәтижелер олардың жапырақшаларында әртүрлі текстуралар жасау үшін кутикуланың химиясын дәл баптай алатынын көрсетеді. Микроскопиялық масштабта қалыптасқан үлгілер тозаңдандырғыштармен байланысудан бастап шөпқоректілерден немесе патогендерден қорғанысқа дейін бірқатар функцияларды орындай алады.
«Олар эволюциялық әртараптандырудың керемет мысалдары және эксперименттер мен есептеу модельдеуді біріктіру арқылы біз өсімдіктердің оларды қалай жасай алатынын сәл жақсырақ түсіне бастаймыз».
Нәтижелер журналда жарияланады Ағымдағы биология.
«Бұл түсініктер биоәртүрлілік үшін де пайдалы және сақтау жұмыстары өйткені олар өсімдіктердің қоршаған ортамен қалай әрекеттесетінін түсіндіруге көмектеседі», - деді Кембридж университетінің ботаникалық бағының директоры профессор Гловер.
«Мысалы, бір-бірімен тығыз байланысты, бірақ әртүрлі географиялық аймақтарда өсетін түрлердің гүл жапырақшалары әртүрлі болуы мүмкін. Жапырақшалар неліктен өзгеретінін және бұл өсімдіктер мен олардың тозаңдандырғыштары арасындағы қарым-қатынасқа қалай әсер ететінін түсіну болашақта қоршаған орта жүйелерін басқару және биологиялық әртүрлілікті сақтау саясатын жақсырақ ақпараттандыруға көмектесуі мүмкін.
3D жапырақша үлгісін не қозғайтынын зерттеу
Зерттеушілер зерттеуге кезең-кезеңімен қарайды. Олар алдымен гүл жапырақшаларының дамуын байқады және жасушалар ұзарған кезде кутикула үлгілері пайда болатынын байқады, бұл өсудің маңызды екенін көрсетеді. Содан кейін олар жасушаның кеңеюі және кутикула қалыңдығы сияқты өсуге қатысты физикалық параметрлерді өлшеу байқалған үлгілерді барабар түрде болжай алатынын анықтады және олардың мүмкін еместігін анықтады. Содан кейін олар не жетіспейтінін анықтау үшін артқа қадам жасады.
Бейорганикалық немесе кутикула сияқты тірі жасушалар шығаратын материалдың қасиеттері осы материалдың химиялық табиғатына байланысты болуы мүмкін. Осыны ескере отырып, зерттеушілер кутикула химиясын қарастыруды шешті және бұл шынымен де бақылаушы фактор екенін анықтады. Мұны істеу үшін олар алдымен лепестоктың өте нақты нүктелерінде кутикуланың құрамын талдау үшін химия саласындағы жаңа әдісті қолданды. Бұл қарама-қарсы құрылымды (тегіс немесе жолақты) жапырақты аймақтардың да бетінің химиясында ерекшеленетінін көрсетті.
Тегіс кутикуламен салыстырғанда олар жолақты кутикулада дигидрокси-пальмитин қышқылы мен балауыздың жоғары деңгейін және фенолды қосылыстардың төмен деңгейін анықтады. Кутикула химиясының шынымен де маңызды екенін тексеру үшін олар басқа үлгідегі арабидопсис зауытында кутикула молекулаларының өндірісін бақылайтын белгілі гендерді пайдалана отырып, өсімдіктердегі кутикула химиясын тікелей өзгерту үшін Гибискустағы трансгендік тәсілді бастады.
Бұл кутикула құрылымын жай ғана кутикула құрамын өзгерту арқылы жасушаның өсуін өзгертпестен өзгертуге болатынын көрсетті. Кутикула химиясы оның 3D бүктелуін қалай басқара алады? Зерттеушілер кутикуланың өзгеруі деп санайды химия кутикуланың механикалық қасиеттеріне әсер етеді, өйткені, тіпті арнайы құрылғының көмегімен созылған кезде де, жабайы типтегі өсімдіктерден айырмашылығы, тегіс кутикуласы бар трансгенді жапырақшалар тегіс болып қалады.