Jak rośliny komunikują się ze sobą

Wszystkie istoty żywe pozyskują informacje z otoczenia, by przetrwać w zmieniających się warunkach. Rośliny potrafią rozróżniać źródła stresu środowiskowego, takie jak susza czy choroba, a nawet ostrzegać pobliskie organizmy o takich zagrożeniach.

W ramach projektu ROOTS (The roots of plant productivity: How the rhizosphere interact with the aboveground armament for indirect and direct defense against abiotic stressors), finansowanego ze środków UE, badano sposób, w jaki korzenie wpływają na wzrost roślin poprzez wyczuwanie bodźców środowiskowych i reagowanie na nie.

Ponieważ wiele roślin nie toleruje nadmiernej ilości soli w środowisku, wysokie zasolenie jest dobrym modelem do badania reakcji roślin na stres, na przykład na suszę. Uprawiając rośliny w warunkach wysokiego zasolenia, uczeni stwierdzili, że znajdujące się pod ziemią korzenie wysyłają sygnały chemiczne do korzeni nadziemnych, wywołując w ten sposób zmiany fizjologiczne i dotyczące wzrostu.

Co niezwykłe, te same zmiany zaobserwowano u roślin nienarażonych na zasolenie, rosnących w pobliżu roślin narażonych. Te sąsiednie rośliny zamykały maleńkie pory na powierzchniach liści, by uniknąć wchłaniania nadmiaru soli i utraty wody.

Zmieniały także swój metabolizm w przygotowaniu na zbliżający się stres, którego jeszcze nie doświadczały. Dzięki temu zaawansowanemu systemowi ostrzegania rośliny lepiej radziły sobie, gdy badacze wystawili je na działanie takiego samego zasolenia co sąsiednie rośliny.

Próbując wyjaśnić to zjawisko, naukowcy odkryli, że rośliny narażone na stres emitowały większe ilości związków chemicznych zwanych lotnymi związkami organicznymi (VOC). Kiedy rośliny nienarażone na stres wystawiono na działanie pewnych VOC, związki te uruchomiły tę samą reakcję. W ten sposób potwierdzono, że sąsiednie rośliny odbierają VOC emitowane przez rośliny narażone na stres jako sygnał ostrzegawczy.

Komunikacja taka nie zachodzi wyłącznie w przypadku stresu — naukowcy ustalili, że rośliny przesyłają także swoim sąsiadom informacje o warunkach środowiskowych, takich jak dostępność substancji odżywczych. Pozwala im to odpowiednio dostosowywać wzrost i alokować zasoby. Co zaskakujące, w przypadku ograniczonej dostępności zasobów rośliny genetycznie blisko spokrewnione współpracowały ze sobą, dzieląc się dostępnym miejscem i unikając konkurencji z dalej spokrewnionymi roślinami.

Wiedza na temat wzrostu i zachowania roślin, a szczególnie ich reakcji na stres, jest ważna dla poprawy produkcji roślin uprawnych w ocieplającym się, podatnym na suszę klimacie.