科學(xué)家拍攝植物與鄰居“交談”，鏡頭令人難以置信

我們難以察覺，植物被空氣中化合物的細(xì)霧他們用來溝通和保護(hù)自己。有點(diǎn)像氣味，這些化合物可以驅(qū)趕饑餓的食草動(dòng)物，并警告鄰近的植物來襲的攻擊者。

自 1980 年代以來，科學(xué)家們就已經(jīng)知道了這些植物防御，從那時(shí)起，他們?cè)?80 多種植物中檢測到了它們?，F(xiàn)在，一組日本研究人員已經(jīng)部署了實(shí)時(shí)成像技術(shù)，以揭示植物如何接收和響應(yīng)這些空中警報(bào)。

這是我們對(duì)植物喋喋不休的理解的一大差距：我們知道植物如何發(fā)送信息，但不知道它們?nèi)绾谓邮招畔ⅰ?/p>

在這項(xiàng)研究中，日本埼玉大學(xué)的分子生物學(xué)家Yuri Aratani和Takuya Uemura及其同事裝配了一個(gè)泵，將受傷和昆蟲纏身的植物發(fā)出的化合物轉(zhuǎn)移到未受損的鄰居身上，并使用熒光顯微鏡觀察發(fā)生了什么。

毛毛蟲 （草地貪夜蛾）放在從番茄植株上切下的葉子上，然后擬南芥，芥菜科的一種常見雜草，研究人員對(duì)第二種完整無蟲的雜草的反應(yīng)進(jìn)行了成像擬 南 芥種植那些危險(xiǎn)線索。

這些植物不是普通的雜草：它們經(jīng)過基因改造，因此它們的細(xì)胞含有一個(gè)生物傳感器，當(dāng)檢測到鈣離子的涌入時(shí)，它會(huì)發(fā)出綠色熒光。鈣信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)也是人類細(xì)胞用來交流的東西。

該團(tuán)隊(duì)在去年的一項(xiàng)熒光研究中使用了類似的技術(shù)來測量鈣信號(hào)含羞草植物， 其中快速移動(dòng)他們的葉子響應(yīng)觸摸，避開捕食者。

這一次，研究小組可視化了植物對(duì)沐浴在揮發(fā)性化合物中的反應(yīng)，植物在受傷后幾秒鐘內(nèi)就會(huì)釋放出來。

這不是一個(gè)自然的設(shè)置;這些化合物被濃縮在一個(gè)塑料瓶中，并以恒定的速率泵送到受體植物上，但這使研究人員能夠分析刺激性混合物中含有哪些化合物。

正如你在上面的視頻中看到的那樣，未受損的植物響亮而清晰地接收到受傷鄰居的信息，以鈣信號(hào)的爆發(fā)作為回應(yīng)，在它們伸出的葉子上蕩漾開來。

通過分析空氣中的化合物，研究人員發(fā)現(xiàn)，兩種名為Z-3-HAL和E-2-HAL的化合物在擬 南 芥.

他們還通過工程確定了哪些細(xì)胞是第一個(gè)對(duì)危險(xiǎn)線索做出反應(yīng)的細(xì)胞擬 南 芥僅在保衛(wèi)細(xì)胞、葉肉細(xì)胞或表皮細(xì)胞中具有熒光傳感器的植物。

保衛(wèi)細(xì)胞是植物表面形成氣孔的豆形細(xì)胞，氣孔是植物在二氧化碳中“呼吸”時(shí)向大氣開放的小孔。 葉肉細(xì)胞是葉子的內(nèi)部組織，表皮細(xì)胞是植物葉子的最外層或皮膚。

什么時(shí)候擬 南 芥植物暴露于Z-3-HAL，保衛(wèi)細(xì)胞在一分鐘左右的時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生鈣信號(hào)，之后葉肉細(xì)胞接收到該信息。

更重要的是，用關(guān)閉氣孔的植物激素預(yù)處理植物會(huì)顯著減少鈣信號(hào)傳導(dǎo)，這表明氣孔充當(dāng)植物的“鼻孔”。

“我們終于揭開了植物何時(shí)、何地以及如何對(duì)來自受威脅鄰居的空中'警告信息'做出反應(yīng)的復(fù)雜故事，”說Masatsugu Toyota，日本埼玉大學(xué)的分子生物學(xué)家，該研究的資深作者。

“這個(gè)隱藏在我們視線之外的虛無縹緲的通信網(wǎng)絡(luò)在及時(shí)保護(hù)鄰近工廠免受迫在眉睫的威脅方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用?！?/p>

該研究已發(fā)表在自然通訊.

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