Биљке имају колонизовао огромну већину Земљине површине. Дакле, шта је кључ њиховог успеха?
Људи често мисле о биљкама као о једноставним, бесмисленим облицима живота. Можда живе укорењени на једном месту, али што више научници сазнају о биљкама, што је сложенији и одговорнији схватамо да јесу. Одлично се прилагођавају локалним условима. Биљке су специјалисти, максимално искориштавају оно што је близу места где клијају.
Учење о замршености биљног живота је више од инспиративног чуђења код људи. Проучавање биљака такође значи да се уверите још увек можемо узгајати усеве у будућности пошто климатске промене чине наше време све екстремнијим.
Сигнали животне средине обликују раст и развој биљака. На пример, многе биљке користе дужина дана као знак да покрене цветање. Скривена половина биљака, корење, такође користи знакове из свог окружења како би осигурала да је њихов облик оптимизован за храну за воду и хранљиве материје.
Корени штите своје биљке од стреса као што је суша прилагођавајући њихов облик (гранање како би се повећао њихов површина, на пример) да бисте пронашли више воде. Али до недавно, нисмо разумели како корени осећају да ли је вода доступна у околном тлу.
Вода је најважнији молекул на Земљи. Превише или премало може уништити екосистем. Разарајући утицај климатских промена (као што је недавно виђен у Европи и источној Африци) има чешће су и поплаве и суше. Од климатске промене is прављење образаца падавина све више нередовни, учећи како биљке реагују на несташица воде је од виталног значаја за повећање отпорности усева.
Наш тим научника и математичара за биљке и земљиште недавно откривен како корење биљака прилагођавају свој облик како би максимизирали упијање воде. Корени се обично гранају хоризонтално. Али они зауставе гранање када изгубе контакт са водом (као што је раст кроз празнину испуњену ваздухом у тлу), а корење наставља да се грана тек када се поново повеже са влажном земљом.
Наш тим је открио да биљке користе систем тзв хидросигнализација да управљате где се корени гранају као одговор на доступност воде у тлу.
Хидросигнализација је начин на који биљке осећају где се налази вода, не мерењем нивоа влаге директно, већ осећањем других растворљивих молекула који се крећу са водом унутар биљака. Ово је могуће само зато што (за разлику од животињске ћелије) биљне ћелије су повезане једна са другом малим порама.
Ове поре омогућавају да се вода и мали растворљиви молекули (укључујући хормоне) крећу заједно корен ћелије и ткива. Када корен биљке упије воду, она путује кроз најудаљеније ћелије епидерме.
Спољне ћелије корена такође садрже а хормон који подстиче гранање назван ауксин. Упијање воде покреће гранање мобилизацијом ауксина према унутра у ткива корена. Када вода више није доступна споља, рецимо када корен расте кроз празнину испуњену ваздухом, врху корена и даље треба вода да би растао.
Дакле, када корени не могу да узимају воду из земље, морају се ослањати на воду из сопствених вена дубоко унутар корена. Ово мења правац кретања воде, чинећи је да се сада креће ка споља, што ремети проток гранајућег хормона ауксина.
Биљка такође чини и хормон против гранања који се зове АБА у својим коренским жилама. АБА се такође креће са током воде, у супротном смеру од ауксина. Дакле, када корење повлачи воду из вена биљака, корени такође привлаче хормон против гранања ка себи.
АБА зауставља гранање корена тако што затвара све мале поре које повезују ћелије корена - помало као ударна врата на броду. Ово затвара ћелије корена једне од других и зауставља ауксин да се слободно креће са водом, блокирајући гранање корена. Овај једноставан систем омогућава корену биљака да фино прилагоди свој облик локалним условима воде. Његово под називом ксеробранцхинг (изговара се зеробранцхинг).
Наша студија је такође открила да корени биљке користе сличан систем за смањење губитка воде као и њени изданци. Листови заустављају губитак воде у условима суше затварањем микро-пора званих стомати на њиховим површинама. Затварање стомата такође изазива АБА хормон. Слично, у коренима АБА се смањује губитак воде затварањем нано-пора званих плазмодесмате које повезују сваку ћелију корена заједно.
Корени парадајза, крешу тале, кукуруза, пшенице и јечма на овај начин реагују на влагу, упркос томе што се развијају у различитим земљиштима и климатским условима. На пример, парадајз је настао у јужноамеричкој пустињи, док тхале крес долази из умерених региона централне Азије. Ово сугерише да је ксеробранство уобичајена особина цветних биљака, које су преко 200 милиона година млађе од биљака које не цветају као што су папрати.
Корени папрати, врсте копнених биљака у раном развоју, не реагују на воду на овај начин. Њихово корење расте равномерније. Ово сугерише да се цветне врсте боље прилагођавају вода стрес него раније копнене биљке као што су папрати.
Цвјетне биљке могу колонизирати шири спектар екосистема и окружења од нецвјетних врста. С обзиром на брзе промене у обрасцима падавина широм света, способност постројења осетити и прилагодити се широком спектру услова влажности земљишта сада је важније него икада.