O'simliklar bor ko'pchilikni mustamlaka qildi Yer yuzasining. Xo'sh, ularning muvaffaqiyatining kaliti nimada?
Odamlar ko'pincha o'simliklarni oddiy, ma'nosiz hayot shakllari deb bilishadi. Ular bir joyda ildiz otib yashashlari mumkin, ammo olimlar o'simliklar haqida qanchalik ko'p bilishsa, qanchalik murakkab va sezgir ekanligini tushunamiz. Ular mahalliy sharoitga mukammal moslashadi. O'simliklar o'sadigan joyga yaqin bo'lgan narsalardan maksimal darajada foydalanadigan mutaxassislardir.
O'simliklar hayotining nozik tomonlarini o'rganish odamlarni hayratga solishdan ko'ra ko'proq narsani anglatadi. O'simliklarni o'rganish ham ishonch hosil qilishdir biz hali ham ekin ekishimiz mumkin kelajakda iqlim o'zgarishi bizning ob-havoni tobora keskinlashtirmoqda.
Atrof-muhit signallari o'simliklarning o'sishi va rivojlanishini shakllantiradi. Misol uchun, ko'plab o'simliklar foydalanadi kun uzunligi ishora sifatida gullashni boshlash uchun. O'simliklarning yashirin yarmi, ildizlari, shuningdek, ularning shakli suv va ozuqa moddalarini iste'mol qilish uchun optimallashtirilganligini ta'minlash uchun atrofdagi belgilardan foydalanadi.
Ildizlar o'z shakllarini moslashtirib, o'simliklarni qurg'oqchilik kabi stresslardan himoya qiladi (tarmoqlarini ko'paytirish uchun shoxlanadi sirt maydoni, masalan) ko'proq suv topish uchun. Ammo yaqin vaqtgacha biz ildizlar atrofdagi tuproqda suv bor-yo‘qligini qanday his qilishini tushunmadik.
Suv Yerdagi eng muhim molekuladir. Juda ko'p yoki juda oz ekotizimni buzishi mumkin. Iqlim o'zgarishining halokatli ta'siri (yaqinda Evropa va Sharqiy Afrikada kuzatilganidek) amalga oshirilmoqda suv toshqinlari ham, qurg'oqchilik ham ko'proq uchraydi. Chunki Iqlim o'zgarishi is yomg'ir naqshlarini yaratish o'simliklar qanday javob berishini o'rganib, tobora tartibsiz suv tanqisligi ekinlarni yanada chidamli qilish uchun juda muhimdir.
Bizning o'simlik va tuproqshunos olimlar va matematiklar jamoasi yaqinda kashf etilgan qanday o'simlik ildizlari suvni maksimal darajada olish uchun ularning shaklini moslashtiring. Ildizlar odatda gorizontal ravishda shoxlanadi. Ammo ular suv bilan aloqani yo'qotganda (masalan, tuproqdagi havo bilan to'ldirilgan bo'shliq orqali o'sganda) shoxlanishni to'xtatadilar va ildizlar nam tuproq bilan qaytadan bog'langandan keyingina shoxlanishni davom ettiradilar.
Bizning jamoamiz o'simliklar deb nomlangan tizimdan foydalanishini aniqladi gidrosignalizatsiya javoban ildizlarning qayerga shoxlanishini boshqarish suv mavjudligi tuproqda.
Gidrosignallash - bu o'simliklarning namlik darajasini to'g'ridan-to'g'ri o'lchash orqali emas, balki o'simliklar ichidagi suv bilan harakatlanadigan boshqa eriydigan molekulalarni sezish orqali suvning qaerdaligini his qilish usuli. Bu faqat mumkin, chunki (farqli ravishda hayvon hujayralari) o'simlik hujayralari bir-biri bilan bog'langan kichik gözenekler orqali.
Bu teshiklar suv va kichik eruvchan molekulalarning (shu jumladan gormonlar) o'rtasida harakatlanishiga imkon beradi ildiz hujayralar va to'qimalar. Suv o'simlik ildizi tomonidan qabul qilinganda, u eng tashqi epidermis hujayralari orqali o'tadi.
Tashqi ildiz hujayralarida ham mavjud auxin deb ataladigan shoxlanishni rag'batlantiradigan gormon. Suvni qabul qilish auksinni ichki ildiz to'qimalariga ichkariga safarbar qilish orqali shoxlanishni keltirib chiqaradi. Tashqarida suv yo'q bo'lganda, aytaylik, ildiz havo bilan to'ldirilgan bo'shliqdan o'sganda, ildiz uchi o'sishi uchun hali ham suvga muhtoj.
Shunday qilib, ildizlar tuproqdan suv ololmasa, ular ildiz ichidagi o'z tomirlaridan suvga tayanishi kerak. Bu suv harakatining yo'nalishini o'zgartiradi, endi u tashqariga qarab harakat qiladi, bu esa shoxlangan gormon auksin oqimini buzadi.
O'simlik ham hosil qiladi ABA deb ataladigan shoxlanishga qarshi gormon uning ildiz tomirlarida. ABA ham suv oqimi bilan auksinga teskari yo'nalishda harakat qiladi. Shunday qilib, ildizlar o'simliklar tomirlaridan suvga tushganda, ildizlar ham shoxlanishga qarshi gormonni o'zlariga tortadi.
ABA ildiz hujayralarini bog'laydigan barcha kichik teshiklarni yopish orqali ildiz shoxlanishini to'xtatadi - biroz kemadagi portlash eshiklari kabi. Bu ildiz hujayralarini bir-biridan to'sib qo'yadi va auksinning suv bilan erkin harakatlanishini to'xtatib, ildiz shoxlanishini bloklaydi. Ushbu oddiy tizim o'simlik ildizlariga o'z shakllarini mahalliy suv sharoitlariga moslashtirishga imkon beradi. Bu xerobranching deb ataladi (nolinchi talaffuz qilinadi).
Bizning tadqiqotimiz shuni ko'rsatdiki, o'simlikning ildizlari uning kurtaklari sifatida suv yo'qotilishini kamaytirish uchun shunga o'xshash tizimdan foydalanadi. Barglar suv yo'qotilishini to'xtatadi qurg'oqchilik sharoitida ularning yuzasida stomata deb ataladigan mikro teshiklarni yopish orqali. Stomataning yopilishi ham ABA gormoni tomonidan qo'zg'atiladi. Xuddi shunday, ildizlarda ABA kamayadi suv yo'qotish Har bir ildiz hujayralarini bir-biriga bog'laydigan plazmodesmata deb ataladigan nano-teshiklarni yopish orqali.
Pomidor, krep, makkajo'xori, bug'doy va arpa ildizlari turli tuproq va iqlim sharoitlarida rivojlanishiga qaramay, namlikka shu tarzda javob beradi. Masalan, pomidor Janubiy Amerika cho'lida paydo bo'lgan, ammo tale kressi Markaziy Osiyoning moʻʼtadil mintaqalaridan keladi. Bu shuni ko'rsatadiki, kserobranching gulli o'simliklarda keng tarqalgan xususiyat bo'lib, ular paporotnik kabi gul bo'lmagan o'simliklardan 200 million yildan ortiq yoshroqdir.
Erta rivojlanayotgan quruqlikdagi o'simliklar turi bo'lgan paporotniklarning ildizlari suvga bunday javob bermaydi. Ularning ildizlari bir xilda o'sadi. Bu shuni ko'rsatadiki, gullaydigan turlar yaxshi moslashadi suv paporotnik kabi oldingi quruqlikdagi o'simliklarga qaraganda stress.
Gullaydigan o'simliklar gullamaydigan turlarga qaraganda kengroq ekotizim va muhitni mustamlaka qilishi mumkin. Dunyo bo'ylab yog'ingarchilik shakllarining tez o'zgarishini hisobga olgan holda, qobiliyati o'simliklar tuproq namlik sharoitlarining keng doirasini his qilish va moslashish hozir har qachongidan ham muhimroqdir.