Planten dorsten naar water, net als wij dieren, maar de manier waarop water door hun weefsels sijpelt, is een beetje een mysterie gebleven, omdat proberen om het te zien gebeuren het proces schaadt.
Door op een nieuwe manier zachte beeldvormingstechnologie toe te passen, konden fysicus Flavius Bascot van de Universiteit van Nottingham en zijn team de ingewanden van planten in actie zien terwijl ze in realtime dronken.
“We hebben een manier ontwikkeld om onszelf toe te staan dit proces op het niveau van afzonderlijke cellen te bekijken,” Ze zei Elektrofysioloog Kevin Webb van de Universiteit van Nottingham. “We kunnen niet alleen water zien stijgen in de wortel, maar we kunnen ook zien waar en hoe het zich verplaatst.”
Niet alleen is water zelf essentieel voor planten, maar het dient ook als een voertuig voor het transport van andere voedingsstoffen, mineralen en belangrijke biomoleculen door levende structuren. Hoe efficiënt planten de kostbare vloeistof verplaatsen, kan een enorme impact hebben op hun vermogen om zware omgevingsomstandigheden te weerstaan.
“Om de wateropname in levende planten te controleren zonder ze te beschadigen, hebben we een gevoelige lasergebaseerde optische microscopietechniek toegepast om de beweging van water in niet-invasieve levende wortels te zien, wat nog nooit eerder is gedaan”, legt Webb uit.
Door te onthullen hoe fotonen van licht worden verstrooid door een smalle laserbron, Raman-spectroscopie Het biedt real-time beeldvorming, op moleculair niveau, onder natuurlijke omstandigheden, zonder de noodzaak van moleculaire labeling.
Deze techniek is zo gevoelig dat het de massa en richting van moleculaire bindingen kan detecteren. Dit betekent dat het contrast kan worden geleverd door moleculen te gebruiken die uit hun omgeving uitsteken – in dit geval deuteriumoxide, beter bekend als zwaar water, in plaats van gewoon water. Deuterium is een isotoop van waterstof die een neutron bevat naast het gebruikelijke enkele proton van gewone waterstof, dat zijn massa verdubbelt.
Hoewel zwaar water iets andere eigenschappen heeft, is het vergelijkbaar met gewoon water genoeg om de dingen fysiologisch niet in kleine hoeveelheden te veranderen.
De scans detecteerden een puls van zwaar water binnen 80 seconden na het blootleggen van de wortels van de onderzoekers. De meest grondig bestudeerde plant, Rashad (Arabidopsis thaliana). Bascott en het team wisselden af tussen het blootstellen van de bloeiende plant aan normaal water en zwaar water om te kijken hoe het nieuwe water door de weefsels van de plant bewoog.
Vreemd genoeg ontdekten onderzoekers alleen water dat werd geabsorbeerd in het binnenste van de wortels, waar water wortelweefsels transporteert textuur Het komt voor, wat aangeeft dat de initiële wateropname niet wordt gedeeld met de omliggende weefsels op weg van de wortels naar de rest van de plant.
De onderzoekers denken dat dit betekent dat er twee ‘waterwerelden’ in de plant zijn en dat het tweede waterdiffusiesysteem water naar deze buitenste weefsels verdeelt.
Als we dit proces kunnen observeren, kunnen we het beter begrijpen en gewassen beter plannen voor de turbulente toekomst waarmee we worden geconfronteerd.
“Het doel is om de wereldwijde voedselproductiviteit te verhogen door de soorten planten te begrijpen en te gebruiken die de beste overlevingskansen hebben en die het meest productief kunnen zijn in een bepaalde omgeving, hoe droog of vochtig het ook is,” Ze zei web.
Bascott en het team ontwikkelen een draagbare versie van de beeldvormingstechnologie om meer intuïtieve veldstudies mogelijk te maken, en ze zijn ook van mening dat de technologie kan worden gebruikt in bewakingsapparatuur voor de gezondheidszorg, ook al zijn onze cellen veel kleiner dan die in planten.
Maar voor nu, “belooft dit ons te helpen bij het beantwoorden van belangrijke vragen zoals – hoe voelen planten zich” over de beschikbaarheid van water? ” uitgelegd Botanicus Malcolm Bennett van de Universiteit van Nottingham.
“De antwoorden op deze vraag zijn essentieel voor het ontwerpen van toekomstige gewassen die beter zijn aangepast aan de uitdagingen waarmee we worden geconfronteerd Klimaatverandering en veranderende weerpatronen.
Dit onderzoek is gepubliceerd in Verbindingen met de natuur.
“Reisliefhebber. Onruststoker. Popcultuurfanaat. Kan niet typen met bokshandschoenen aan.”