Pomidory tradycyjne a pomidory hybrydowe: Naukowcy odkryli, że rośliny organiczne mogą lepiej zwalczać gąsienice.
Rośliny potrafią zdumiewać. Jakby cuda fotosyntezy nie wystarczały – wytwarzając tlen ze słońca, który umożliwił praktycznie całe życie na Ziemi – ludzie współpracowali z roślinami przy kilku oszałamiających projektach.
Naukowcy nauczyli szpinak wysyłać e-maile; wytwarzany prąd z krzewów; i odkryli, jak uczą swoje potomstwo przystosowywania się do zmian klimatycznych.
Jednak nowe badanie przeprowadzone na pomidorach pokazuje, że niektóre rzeczy, które ludzie robią roślinom, również ograniczają ich moc.
Naukowcy z Uniwersytetu Illinois Urbana-Champaign zbadali, co się dzieje, gdy pomidory odwiedzają „przyjaciele” i „wrogowie” – pożyteczne mikroorganizmy glebowe i gąsienice. Ich wyniki pozwalają nam głębiej poznać styl komunikacji jednego z najsmaczniejszych gatunków świata.
Esther Ngumbi, adiunkt biologii integracyjnej na uniwersytecie i współautorka niedawnego badania, jest zwolenniczką „ewangelii chemii roślin”.
„Ludzie często myślą, że rośliny nie są inteligentne, ale nasze badania wykazały, że aktywnie reagują na otaczające je środowisko za pomocą chemii” – mówi.
Jak rośliny się komunikują?
Chemia roślin, dodaje Ngumbi, to język, którym rośliny się komunikują. Przybiera postać lotnych związków organicznych (LZO), które wytwarzają, aby wpływać na świat zewnętrzny.
LZO mogą być wysyłane przez rośliny z różnych powodów, np. sygnalizując obrażenia; przygotowując swoją obronę, czy ostrzegając się nawzajem o zagrożeniach w otoczeniu. Czasami ludzie również mogą wychwycić te sygnały – na przykład wyłapując zapach skoszonej trawy.
Te komunikaty chemiczne można również wykorzystać do rekrutacji pożytecznych drobnoustrojów glebowych, które pomagają roślinom rosnąć, takich jak arbuskularne grzyby mikoryzowe (AMF). Albo powiedzieć drapieżnikom-owadom, że na ich liściach znajduje się szkodnik, który chce się pozbyć.
„Kiedy gąsienica żuje liść, roślina wysyła sygnał wołający do drapieżników gąsienicy. To jak billboard informujący ich, gdzie jest lunch” – wyjaśniła zespołowi Erinn Dady, kolejna współautorka badania Instytut Biologii Genomicznej Carla R. Woese (IGB).
Ponieważ nie mogą uciec przed niebezpieczeństwem, ten rodzaj walki chemicznej daje roślinom największe szanse na przetrwanie. Zrozumienie czynników wpływających na emisję LZO pomaga nam im pomóc.
Pamiątki a hybrydy: co nam mówią pomidory?
Opierając się na badaniach dotyczących wpływu drobnoustrojów glebowych i gąsienic na LZO, badacze chcieli zbadać zbiorowy wpływ zarówno przyjaciół, jak i wrogów.
Aby poszerzyć obszar badań, wyszli poza pomidory uprawiane na skalę przemysłową i przetestowali cztery różne odmiany powszechnie uprawiane przez mniejszych rolników w Illinois. Na tej podstawie wybrano dwie hybrydy – Mountain Fresh i Valley Girl – oraz dwie organiczne pamiątki: Amish Paste i Cherokee Purple.
W przypadku tych czterech odmian naukowcy porównali reakcję roślin pozostawionych w spokoju z tymi wystawionymi na działanie AMF, gąsienic lub obu. Ośmiotygodniowe rośliny zamknięto na godzinę w worku piekarnika blokującym nieprzyjemny zapach, aby wyłapać uwolnione przez nie lotne związki organiczne. Następnie powietrze to analizowano pod kątem różnych składników chemicznych.
Wyniki były… nieco mylące. Dodane oddzielnie AMF i gąsienice zmniejszyły emisję substancji lotnych ze wszystkich czterech odmian roślin. A emisje nie zmieniły się zbytnio, gdy oba były obecne. Nie jest do końca jasne, dlaczego pożyteczne grzyby zmniejszyły zawartość LZO i dlaczego rośliny nie reagowały lepiej na przeżuwające gąsienice.
Jednak jednym z kluczowych odkryć jest to, że pomidory hybrydowe emitowały mniejsze ilości LZO w porównaniu do swoich tradycyjnych sąsiadów.
„Pomidory tradycyjne – duże, soczyste pomidory, które wszyscy kochamy – hoduje się ze względu na smak. W międzyczasie uprawia się hybrydy do konwencjonalnej produkcji na dużą skalę, co wiąże się z kosztami dla rośliny” – mówi Ngumbi.
„Nasza praca sugeruje, że poprzez nasze procesy hodowlane naruszamy mechanizmy obronne roślin”.
Dlaczego rośliny przeżute przez gąsienice rosły bardziej?
Testy pomidorów przyniosły jeszcze jeden zaskakujący wynik, który skłonił badaczy do obrania nowego kierunku badań.
Zmierzyli także wzrost roślin nad ziemią i w glebie. Nic dziwnego, że rośliny z grzybami rozwinęły więcej liści i bardziej złożone struktury korzeni. Kolejny dowód na to, jak niesamowite i współpracujące potrafią być grzyby.
„AMF nawiązuje współpracę z ponad 80 procentami roślin lądowych, rozpoczynając handel, w ramach którego grzyby pobierają składniki odżywcze z gleby w zamian za węgiel z roślin” – wyjaśnia Dady. „Odkryliśmy, że szczególnie w przypadku Cherokee Purple AMF może zapewniać dodatkowe korzyści, w tym zwiększony wzrost i większą emisję LZO”.
Ale rośliny traktowane gąsienicami również miały większy wzrost.
„Te rośliny miały więcej biomasy zarówno w korzeniach, jak i nad ziemią, co wydaje się sprzeczne z intuicją, ponieważ zostały aktywnie zjadane. Zakładam, że miałyby mniej biomasy” – Dady powiedział witrynie uniwersyteckiej.
„Możliwe, że gąsienice wywołały reakcję wzrostu podobną do tej, jaką wykonuje się przycinając drzewo, aby wytworzyło nowy wzrost”. Ngumbi spekulował również, że liczba gąsienic mogła nie przeszkadzać roślinom i dlatego nadal rosły. Albo że gąsienice nie były na tyle głodne, żeby wyrządzić prawdziwe szkody.
„Wiele dzieje się za kulisami, czego jeszcze nie rozumiemy” – dodał Dady i podaje mnóstwo innych wskazówek dialogowych, które badacze mogą wychwycić.
