Patrząc przez mikroskop, niezwykłe struktury przypominają balony z wodą, a niektórzy uczeni nazywali je wręcz “szklanymi dziełami sztuki”. Przez wiele lat biolodzy wierzyli, że te wypełnione płynem pęcherze pokrywające liście, skupiska kwiatów i łodygi odpornych roślin, pełnią funkcję ochronną przed suszą. Prawda okazała się jednak zupełnie inna.
Zespół uczonych z Copehnagen University wykazał, że tzw. epidermalne komórki pęcherzykowe (EBC) pełnią odmienną, choć równie ważną funkcję. Odkrycie to zwiększa prawdopodobieństwo, że będzie można hodować jeszcze odporniejsze odmiany komosy ryżowej (quinoa), co może mieć realne przełożenie na walkę z głodem na świecie. Szczegóły opublikowano w czasopiśmie Current Biology.
Czytaj też: Tak rośliny wabią owady. Wreszcie mamy dowody
Prof. Michael Palmgren z Copenhagen University mówi:
Komosa ryżowa jest reklamowana jako roślina przyszłościowa, ponieważ jest bogata w białka i wysoce tolerancyjna na suszę i sól, a tym samym na zmiany klimatyczne. Naukowcy wierzyli, że sekret tolerancji komosy ryżowej tkwi w licznych komórkach epidermy na powierzchni komosy ryżowej. Do tej pory zakładano, że służyły jako swego rodzaju składowisko soli i magazyn wody. Jednak tak nie jest i mamy na to mocne dowody.
Te struktury wcale nie chronią przed suszą, choć tak właśnie myśleliśmy
Wszystko zaczęło się trzy lata temu, gdy grupa badawcza kierowana przez prof. Michaela Palmgrena rozpoczęła badanie epidermalnych komórek pęcherzykowych komosy ryżowej w sposób, jakiego nigdy wcześniej nie stosowano. Uczeni chcieli zrozumieć mechanizmy, które sprawiają, że roślina ta jest odporna na sól i suszę.
Czytaj też: Ta roślina sprzed 400 mln lat nie powinna nigdy istnieć
Badacze wyhodowali zmodyfikowane genetycznie rośliny pozbawione epidermalnych komórek pęcherzykowych i porównali ich reakcję na suszę z reakcjami dzikich szczepów komosy zawierających te struktury. Ku zaskoczeniu, okazało się, że EBC nie zwiększają tolerancji na sól i suszę. Wręcz przeciwnie, wydają się ją osłabiać. Do czego zatem rośliny wykorzystują EBC?
Dr Max Moog z Copenhagen University wyjaśnia:
Bez względu na to, czy zmodyfikowane rośliny pozbawione EBC polewaliśmy słoną wodą, czy wystawialiśmy je na suszę, działały znakomicie. Coś było więc nie tak. Z drugiej strony widzieliśmy, że rośliny te były zaatakowane przez małe owady – w przeciwieństwie do roślin zawierających prawidłowy zestaw struktur pęcherzykowych. Wtedy zdałem sobie sprawę, że epidermalne komórki pęcherzykowe muszą pełnić inną funkcję.
Kiedy naukowcy przeanalizowali, co kryje się w EBC, nie znaleźli tam soli, a związki odstraszające intruzów (m.in. kwas szczawiowy). To oznacza, że komórki te działają zarówno jako fizyczna, jak i chemiczna bariera przed szkodnikami. Eksperymenty wykazały, że EBC chronią komosę ryżową przed jedną z najczęstszych chorób bakteryjnych roślin, Pseudomonas syringae. Dzieje się tak prawdopodobnie dlatego, że epidermalne komórki pęcherzykowe częściowo pokrywają aparaty szparkowe na liściach rośliny, które stanowią punkt wejścia dla wielu bakterii.
Dr Max Moog tłumaczy:
Odmiany komosy ryżowej o większej gęstości EBC są najprawdopodobniej bardziej odporne na szkodniki i choroby. Z drugiej strony mogą być nieco mniej tolerancyjne na sól i suszę. I odwrotnie. Te różnice nie zmieniają faktu, że komosa ryżowa jest na ogół bardzo odporny na sól i suszę. Wyjaśnienia należy szukać jednak gdzie indziej niż w epidermalnych komórkach pęcherzykowych.
Nową wiedzę można wykorzystać do dostosowania upraw komosy ryżowej do różnych warunków regionalnych. Na przykład w Europie Południowej panuje bardzo sucha pogoda, podczas gdy szkodniki stanowią większy problem niż susza w Europie Północnej – tam sensowne byłoby skupienie się na odmianach komosy ryżowej, które są gęsto pokryte niezwykłymi “balonowymi” komórkami.