Poznajemy tajemnice "układu nerwowego" roślin

Sygnały elektryczne, określane mianem potencjałów czynnościowych, są powszechnym i szybkim systemem sygnałowania w roślinach. Choć istnieje pewien podstawowy model przesyłania potencjałów czynnościowych, sam system pozostaje słabo zbadany.

W ramach finansowanego przez UE projektu "Disclosing the molecular bases of electrical signalling in plants" (PLANTELEXIGNAL) badano mechanizmy molekularne umożliwiające komórkom roślin wytwarzanie i przesyłanie potencjałów czynnościowych. Badania prowadzono na rzodkiewniku pospolitym, roślinie modelowej, przy pomocy metod inżynierii genetycznej oraz zaawansowanych systemów czujników.

Dokładniej mówiąc, uczeni badali dwa kanały potasu (K+), będące białkami w ścianie komórkowej, które prawdopodobnie odpowiadają za utrzymywanie potencjałów czynnościowych w komórkach. Ponadto badano zmiany w stężeniu wapnia (Ca2+), które jest także powiązane z sygnałowaniem u roślin.

Ustalono, że dwa kanały K+, noszące nazwę AKT2 i GORK, kontrolują różne aspekty potencjałów czynnościowych w roślinach. AKT2 kontroluje prawdopodobieństwo przesłania potencjału czynnościowego do pobliskich komórek, a GORK wpływa na amplitudę i długość sygnału.

Przy pomocy zaawansowanych czujników badacze określili, że sygnały przypominające potencjały czynnościowe i sygnały Ca2+ występują w podobnych obszarach rośliny, na przykład w żyłkach liści. Ponadto poruszają się one w roślinie z podobnymi prędkościami, co wskazywałoby na powiązania między sygnałowaniem Ca2+ a potencjałami czynnościowymi.

Uczestnikom projektu PLANTELEXIGNAL udało się po raz pierwszy namierzyć konkretne cząsteczki uczestniczące w przesyłaniu potencjałów czynnościowych w roślinach. Dzięki temu możliwe będzie zbadanie przesyłania sygnałów elektrycznych w roślinach z dużo większą szczegółowością.