Молоді тополі відчувають згинання своїх стебел і випрямляють їх, переставляючи деревину, яка розтягується, як м’яз.
Молоді тополі можуть випрямляти зігнуті стебла навіть без світла чи сили тяжіння. В експерименті, який усунув ці орієнтири, дерева коригували свої криві протягом кількох тижнів, покладаючись на свою здатність відчувати свою форму.
Дослідники з INRAE та Університету Клермон-Овернь простежили цю адаптацію до напруженої деревини, особливого типу деревини, яка розтягує та розтягує деревину та діє дещо як м’яз. Їх дослідження в Новий фітологпоказує, що дерева можуть змінювати місце, де вони виробляють цю деревину, щоб виправити криву.
Вирости недостатньо
Досі вважалося, що натяжна балка формується лише з верхньої сторони опорної основи і тягне її вгору. Його можна побачити, наприклад, біля підніжжя дерев, що ростуть на схилах гір. Але стебло, що загинається вгору, все одно може бути кривим. Щоб виправити це дерево, потрібно реагувати на саме тісто, а також на його орієнтацію.
Здатність відчувати положення частин свого тіла називається пропріоцепцією. Довгий час він вважався винятковим для тварин, це було показано в 2012 році дослідницькою групою за участю INRAE на рослинах. Ця робота допомогла пояснити, як рослини контролюють свою поставу, але біологічний механізм, який перетворює сприйняття згинання на корекцію, залишається невідомим.
Випрямлення стебел поперемінним потягуванням
Щоб дослідити цей механізм, дослідники спочатку розмістили молоді тополі горизонтально. На верхній стороні їх стебел утворюється напружена деревина, а дахи підтягуються до вертикального положення. Приблизно через десять днів стебла розвинули достатню кривизну, щоб команда могла перевірити, чи можуть дерева випрямитися самі без звичайного контролю навколишнього середовища.
Дослідники перенесли дерева на спеціально розроблений пристрій з горизонтальною платформою, яка оберталася навколо своєї осі всередині сфери, освітленої з усіх боків. Така установка не дозволяла деревам використовувати силу тяжіння або напрямок вхідного світла, щоб керувати своїм положенням, залишаючи сприйняття їхньої кривизни.
Протягом наступних тижнів стебла поступово випрямляються. Під час огляду новоутвореної деревини було виявлено, що після ввімкнення пристрою розтягнута деревина перестала формуватися на стороні, яка тягнула стебла вгору. Деревина однакова в усіх напрямках, натомість вона формується з протилежного боку. Це новоутворення діє як контрм’яз, поступово розтягуючи згин кожної ноги.
Генерація пучка напруги включає кілька послідовних кроків, які регулюються на клітинному рівні. Результати показують, що пропріоцепція допомагає контролювати цей складний процес, дозволяючи напруженим м’язам виконувати протилежні функції, а не просто підтягувати ногу.
«Відкриття дивовижних здібностей дерев потребує великої винахідливості. У цьому проекті ми досягли цього, об’єднавши дослідників з різних галузей, які володіють доповнювальними навичками та перспективами. Це потребує часу та наполегливості, але ці міждисциплінарні відкриття показують, що зусилля того варті», — сказав інженер Фелікс RAE.
Стоячи прямо без тиску
У природних умовах дерева поєднують інформацію про свою форму із сигналами світла та гравітації, щоб підтримувати відповідну позу. Таке вирівнювання допомагає їм змінити позицію під час штормів або зсувів, сприяючи їхній стійкості перед обличчям зміни клімату.
«Ми виявили справжню сенсомоторну петлю, яка працює в деревних частинах дерев! Погана координація послідовної активації пошуку деревини призводить до надмірної внутрішньої напруги, яка може вплинути на якість деревини. Тому ці відкриття спонукають до більш практичних досліджень, спрямованих на покращення якості деревини… і отримання дерев, які падають якомога пряміше та тихіше!» сказав Бруно Муліа, директор з досліджень INRAE.
Крім лісового господарства, результати пропонують нові можливості для відбору культурних рослин на основі їх пропріоцепції. Перевага рослин, які зберігають вертикальне положення, може допомогти, наприклад, коли стебла згинаються або опускаються у посівах зернових культур.
Довідка: Олександр Кулус, Фелікс П. Хартманн, Ерік Бадель, Стефан Плокін, Ніколь Брунель-Міхак, Жюльєн Рюель, Мелані Декурті та Бруно Муліа «Пропріоцепція стимулює формування напруги деревини для автотропного виправлення та постурального контролю на деревах». Новий фітолог.
DOI: 10.1111/nph.71238
Цю роботу підтримали CNES (Французький національний центр космічних досліджень) і IRC-SAE (Міжнародний дослідницький центр стійких агроекосистем), що є частиною програми I-SITE CAP20-25.
Ніколи не пропустіть прорив: приєднуйтесь до інформаційного бюлетеня SciTechDaily.
Слідкуйте за нами в Google і Google News.
