Vědci objevují, jak rostliny dýchají a jak lidé dýchají

Vědci objevili, jak rostliny vytvářejí sítě vzduchových kanálů, kterými jsou listové plíce, pro transport oxidu uhličitého (CO) 2) do jejich buněk.

Botanici již od 19. století věděli, že listy obsahují póry (zvané průduchy) a složitou síť vnitřních vzduchových kanálů. Doposud však nebylo pochopeno, jak se tyto kanály formují na správných místech, aby poskytovaly stálý tok CO2 do každé rostlinné buňky.

Nová studie provedená vědci z University of Sheffield Sustainable Food Institute Komunikace z přírodypoužil techniky genetické manipulace k odhalení, že čím více průduchů list má, tím více vzdušného prostoru vytváří. Kanály fungují jako bronchioly, malé průchody, které vedou vzduch k výměnným povrchům lidských a zvířecích plic.

Ve spolupráci s kolegy z University of Nottingham a Lancaster University ukázali, že pohyb CO2 v pórech s největší pravděpodobností určuje tvar a rozsah sítě vzduchovodů.

Objev představuje zlom v našem chápání vnitřní struktury listu a toho, jak může funkce tkání ovlivnit způsob jejich vývoje, v oblastech, které by mohly mít důsledky mimo biologii rostlin. evoluční biologie.

Studie také ukazuje, že rostliny pšenice byly pěstovány po celé generace, aby měly méně pórů v listech a méně vzduchových kanálů, takže jejich listy byly hustší a umožňovaly jim růst s menším množstvím vody.

Tato nová perspektiva zdůrazňuje potenciál vědců zajistit, aby základní plodiny, jako je pšenice, byly ještě účinnější pro vodu změnou vnitřní struktury jejich listů. Tento přístup propagují další vědci z Institutu udržitelných potravin, kteří vyvíjejí rýži a pšenici připravenou na klima, které dokáží přežít extrémní sucho.

Profesor Andrew Fleming z Institutu pro udržitelné potraviny na univerzitě v Sheffieldu uvedl: „Doposud byl způsob, jakým rostliny vytvářejí složité vzory vzduchovodů, pro vědce rostlin překvapivě záhadný.

“Tento velký objev ukazuje, že pohyb vzduchu v listech formuje naše vnitřní fungování, což zase ovlivňuje způsob, jakým přemýšlíme o evoluci v rostlinách.”

“Skutečnost, že lidé nechtěně ovlivnili způsob dýchání rostlin pěstováním pšenice, která používá méně vody, naznačuje, že můžeme zaměřit tyto sítě vzduchovodů na vývoj plodin, které přežijí extrémnější sucha, jak jsme očekávali.” vypořádat se s degradací klimatu “.

Leverhulme Early Career Researcher Dr. Marjorie Lundgren řekla: „Vědci již dlouho předpokládali, že vývoj průduchů a vývoj vzduchových kapes v listu byl koordinován. byli jsme si docela jisti, jaký byl důvod. jiný. Takže toto je „co bylo dřív, kuře nebo vejce?“ otázka.

“Pomocí inteligentní experimentální sady s rentgenovou analýzou obrazu náš spolupracující tým odpověděl na tyto otázky pomocí druhů s velmi odlišnou strukturou listů.” Jelikož ukazujeme, že vývoj průduchů zahájil expanzi vzdušného prostoru, jdeme o krok dále „Ukázat, že průduchy opravdu potřebují vyměnit plyn pro rozšíření svého vzdušného prostoru. To představuje mnohem zajímavější příběh o fyziologii. “

Studie rentgenového zobrazování byla provedena v zařízení Hounsfield na University of Nottingham. Profesorka závodu Sacha Mooneyová prohlásila: „Až donedávna se aplikace rentgenové počítačové tomografie nebo CT skenování ve vědě o rostlinách zaměřovala především na vizualizaci skryté poloviny rostliny. Kořeny, jak rostou v zemi.

“Ve spolupráci s našimi partnery v Sheffieldu jsme vyvinuli techniku ​​pro vizualizaci buněčné struktury listu rostliny ve 3D, což nám umožňuje vidět, jak komplexní síť vzdušných prostorů v listu řídí jeho chování.” vzrušující”.

Institut udržitelné výživy na univerzitě v Sheffieldu sdružuje multidisciplinární odborníky a špičková výzkumná zařízení, která pomáhají zajistit bezpečnost potravin a chránit přírodní zdroje, na kterých jsme všichni závislí.

Zdroj příběhu:

Materiály poskytované University of Sheffield. Poznámka: Obsah lze upravovat podle stylu a délky.