Rośliny komunikują się za pomocą związków chemicznych, by ostrzegać się o głodnych roślinożercach
Najnowsze badania wykazują, że rośliny mogą ostrzegać się wzajemnie o obecności wrogich osobników w sposób podobny do tego, który obserwujemy u ludzi. Rośliny nie posługują się głosem, za to wydzielają do atmosfery lotne związki, które mogą zostać rozpoznane przez wybraną grupę innych roślin w sąsiedztwie, o ile mają one podobne związki i również je emitują. Stypendysta biorący udział w badaniu, Patrick Grof-Tisza z Uniwersytetu Wschodniej Finlandii, przeprowadził badania terenowe oraz doświadczenia w laboratorium na gatunku Artemisia tridentata, znanym szerzej jako bylica trójzębna. Próbki pogrupowano na chemotypy zgodnie ze związkami chemicznymi, jakie zawierały i wydzielały. „Wyniki wyraźnie wykazują zachodzenie komunikacji zależnej od chemotypu”, mówi Grof-Tisza. „Mechanizm ten można porównać do dialektów ludzkich języków. Podobne dialekty mogą umożliwić porozumienie się użytkownikom różnych dialektów, ale jeśli będą one od siebie zbyt odległe, skuteczna komunikacja nie nastąpi”. Podczas projektu CVVOC, przy wsparciu z programu działania „Maria Skłodowska-Curie”, Grof-Tisza przeprowadził badania terenowe w górach Sierra Nevada we wschodniej Kalifornii, niedaleko stacji terenowej Sagehen prowadzonej przez Uniwersytet Kalifornijski w Davies. W badaniach brał też udział Richard Karban, profesor Uniwersytetu w Davis. Grof-Tisza przeprowadził też równoległe badanie w komorach wzrostu w laboratorium Uniwersytetu Wschodniej Finlandii. Badania te nadzorował James Blande, kierownik Grupy Badawczej Ekologii Środowiska.
Ukryty skarb
Prowadzenie badań w górach pozwala cieszyć oczy pięknymi widokami, ale stanowi spore wyzwanie ze względu na nieprzewidywalność pogody. „Po przylocie z Finlandii do Kalifornii na drugi sezon badawczy odkryłem, że bylica, na której miałem prowadzić badania, znajduje się pod metrową warstwą śniegu. Przez to razem z asystującym w badaniach studentem brodziłem po kolana w śniegu, żeby odnaleźć nowe rośliny”, wspomina Grof-Tisza. Ta żmudna praca pozwoliła ekologom lepiej zrozumieć sposób komunikacji roślin i stosowane przez nie mechanizmy obronne. Doświadczenia wykazały, że pod koniec pory wzrostu rośliny wystawione na sygnały alarmowe doświadczyły mniejszych zniszczeń ze strony roślinożerców niż grupa kontrolna, która była wystawiona jedynie na działanie powietrza. W doświadczeniu kontynuującym badanie odkryto, że żuki częściej decydują się jeść liście roślin z grupy kontrolnej niż liście roślin wystawionych na sygnały alarmowe pochodzące od roślin o podobnym chemotypie. „Ten żuk potrafi pozbawić roślinę wszystkich liści, więc dysponowanie mechanizmem, który pozwala tego uniknąć, jest wysoce korzystne”, wyjaśnia Grof-Tisza. Karban i jego współpracownik Louie Yang zdołali następnie wykazać, że żuki chętniej opuszczą teren, na którym występują rośliny wystawione na działanie bodźca ostrzegawczego, czyli te, które zwiększyły odpowiedź obronną po otrzymaniu odpowiedniego sygnału alarmowego od innej rośliny. Wyniki swojej pracy opublikowali w artykule, który ukazał się w czasopiśmie „Journal of Animal Ecology”. Zespół pracujący nad projektem CVVOC opracował nową metodę kategoryzowania roślin na chemotypy oraz nowe testy biologiczne, enzymatyczne i ekspresji genów, które pozwolą ocenić stopień komunikacji między przedstawicielami bylicy. „Narzędzia te przyspieszą prowadzenie przyszłych badań i zwiększą wiarygodność otrzymywanych wyników”, zauważa Grof-Tisza. Szczegóły przedstawia w artykule „Assessing plant-to-plant communication and induced resistance in sagebrush using the sagebrush specialist Trirhabda pilosa” opublikowanym w czasopiśmie „Arthropod-Plant Interactions”. Ograniczenia związane z pandemią COVID-19 przerwały jego pracę, ale Grof-Tisza mimo to jest zadowolony z postępów. Badania te rzucają światło na ekologiczne znaczenie różnorodności chemotypów oraz procesy, które pozwalają ją utrzymać. „Komunikacja zależna od chemotypu daje roślinom przewagę nad konkurencją”.
Słowa kluczowe
CVVOC, bylica, żuk, chemotyp, komunikacja zależna od chemotypu, rośliny
