Rodzeństwo rozpoznasz po korzeniu

Rośliny umieją rozpoznać rodzeństwo, a uczeni z University of Delaware zidentyfikowali mechanizm, dzięki któremu to robią. Tajemnica tkwi, i to dosłownie, w korzeniu i wydzielanych przez niego substancjach (Communicative & Integrative Biology).

W 2007 roku zespół Susan Dudley z McMaster University zauważył, że po umieszczeniu w jednej doniczce sadzonki rukwieli (Cakile edentula) potrafią rozpoznać spokrewnione i obce osobniki. Z "nieznajomymi" zaczynają konkurować, na rodzeństwo, czyli rośliny pochodzące od tej samej rośliny macierzystej, zwracają natomiast większą uwagę i zostawiają mu więcej miejsca na rozrost korzeni.

Prof. Harsh Bais z Delaware przeprowadził wiele badań na temat roślinnych systemów sygnałowych. Kiedy przeczytał opis kanadyjskiego studium, postanowił rozpracować mechanizm identyfikacji rodzeństwa.

Rośliny nie mają widocznych znaczników, nie mogą też uciec z miejsca, gdzie zostały posadzone lub zasiane. Należało więc poszukać bardziej złożonych wzorców rozpoznawania.

Bais i doktorantka Meredith Biedrzycki badali dziką populację rzodkiewnika pospolitego (Arabidopsis thaliana). Nie zdecydowano się na rośliny hodowane w laboratorium, bo te częściej są ze sobą spokrewnione. W serii eksperymentów młode sadzonki wystawiano na oddziaływanie płynnego podłoża zawierającego wydzieliny korzeni osobników "swoich" i "obcych" lub jedynie ich własne. Mierzono długość korzeni bocznych i hypokotylu – części podliścieniowej, stanowiącej strefę przejściową między korzeniem a łodygą.

W jednym z eksperymentów para badaczy hamowała wydzielnictwo korzeniowe za pomocą ortowanadanu sodu, nie wpływając przy tym negatywnie na sam wzrost korzenia.

Jak można się było spodziewać, kontakt z wydzielinami niespokrewnionych roślin powodował silniejszy wzrost korzeni bocznych niż kontakt z wydzielinami rodzeństwa. Po podaniu ortowanadanu sodu rozpoznawanie obcych zostało zniesione.

Zajmowanie się korzeniami ponad 3 tysięcy rzodkiewników to prawdziwa syzyfowa praca. Biedrzycki tłumaczy, że u młodych roślin są one niemal przezroczyste, a po podniesieniu z podstawki często się ze sobą skręcają, więc ich mierzenie przez 7 kolejnych dni nie należało do łatwych zadań.

Z podobnymi rezultatami studium powtórzono w laboratorium Dudley. Bais podkreśla, że posadzone obok siebie obce osobniki są zazwyczaj niższe, ponieważ dużo energii wkładają w konkurencyjny rozrost korzeni. Jako że z kolei rodzeństwo ze sobą tak nie współzawodniczy, system korzeniowy jest przeważnie o wiele płytszy. Co ciekawe, liście sadzonek spokrewnionych dotykają się i przeplatają, podczas gdy obcy rosną prosto do góry, unikając jakichkolwiek bezpośrednich kontaktów.

W przyszłości Bais chce znaleźć odpowiedź na jeszcze kilka pytań. Zastanawia się m.in. nad losem spokrewnionych roślin w dużych monokulturach, np. polach uprawnych.

rzodkiewnik pospolity Arabidopsis thaliana korzeń rodzeństwo Harsh Bais Meredith Biedrzycki