Artykuł na ten temat ukazał się w czasopiśmie „New Phytologist”.

Badacze z francuskiego Narodowego Instytutu Badawczego Rolnictwa, Żywności i Środowiska (INRAE) przypomnieli w nim, że choć rośliny nie przemieszczają się, mają zdolność ruchu i mogą zmieniać kierunek wzrostu w odpowiedzi na warunki otoczenia, m.in. na światło i grawitację. Potrafią również rozpoznawać kształt i położenie własnego ciała, a dzięki temu kontrolować swoją postawę.

Zdolność tę określa się mianem propriocepcji. U ludzi i innych zwierząt pozwala ona orientować się, gdzie znajdują się poszczególne części ciała, nawet bez patrzenia na nie. Przez długi czas uważano, że jest to cecha charakterystyczna wyłącznie dla zwierząt. W 2012 r. zespół z udziałem badaczy INRAE wykazał jednak, że jej odpowiednik występuje także u roślin.

Nie było natomiast jasne, w jaki sposób informacja o własnym kształcie przekłada się u nich na zmianę położenia.

Aby to sprawdzić, naukowcy musieli oddzielić propriocepcję od innych bodźców wpływających na kierunek wzrostu. Skonstruowali specjalne urządzenie - obracającą się poziomą platformę umieszczoną wewnątrz kuli oświetlanej ze wszystkich stron. Dzięki obracaniu platformy drzewa nie odbierały sygnału o stałym kierunku grawitacji, a równomierne oświetlenie eliminowało wpływ kierunku światła.

Do doświadczeń wykorzystano młode topole. Najpierw badacze umieścili je poziomo poza urządzeniem. Z czasem rośliny zaczęły wyginać się ku górze, dążąc do pionu, aż ich wierzchołki znalazły się ponownie w tej pozycji.

Już wcześniej było wiadomo, że za taki ruch odpowiada szczególny rodzaj tkanki występujący u drzew liściastych - drewno tensyjne (inaczej ciągliwe, napięciowe). Powstaje ono zwykle po górnej stronie pochylonego pnia lub gałęzi i wytwarza siłę, która ciągnie tę część pędu, powodując jego wygięcie. Z tego względu autorzy porównują jego działanie do mięśnia.

Po około dziesięciu dniach, gdy pnie topoli były już wyraźnie zakrzywione ku górze, naukowcy przenieśli je do skonstruowanego wcześniej urządzenia. W kolejnych tygodniach zauważyli, że rośliny stopniowo traciły wcześniejsze wygięcie i ponownie stawały się proste.

Badacze sprawdzili, jakie drewno tworzyło się podczas tego procesu. Okazało się, że po uruchomieniu urządzenia drewno tensyjne przestało powstawać po stronie, która wcześniej wyginała pień ku górze, a zaczęło tworzyć się po drugiej. Wytwarzana tam siła działała odwrotnie i powoli niwelowała zakrzywienie.

Zdaniem naukowców oznacza to, że drewno tensyjne może pełnić dwie odmienne funkcje. Nie służy jedynie do wyginania pochylonej rośliny ku górze, jak dotąd sądzono. W zależności od potrzeb może powstawać po różnych stronach pnia i działać, jak para antagonistycznych mięśni, które u zwierząt wykonują ruchy w przeciwnych kierunkach.

O tym, gdzie ma zostać uruchomiony ten mechanizm, decyduje m.in. propriocepcja rośliny. Drzewo zestawia informacje o własnym kształcie z sygnałami pochodzącymi z otoczenia, np. dotyczącymi światła i grawitacji, i na tej podstawie reguluje powstawanie drewna tensyjnego.

Autorzy określają ten mechanizm jako pętlę czuciowo-ruchową w zdrewniałych częściach rośliny. Pozwala ona nie tylko zmienić położenie pnia, ale także skorygować je, jeśli wygięcie stanie się zbyt duże.

Ich zdaniem odkrycie tego mechanizmu jest bardzo ważne i może mieć zastosowania praktyczne. Zaburzenia w kolejnych etapach powstawania drewna tensyjnego mogą prowadzić do nadmiernych naprężeń wewnątrz pnia, a tym samym pogarszać jakość surowca drzewnego. Lepsze poznanie tego mechanizmu może więc pomóc w produkcji drzew prostszych, wytwarzających drewno o lepszych właściwościach.

Wiedzę tę można wykorzystać także w rolnictwie. Selekcja roślin, które skuteczniej utrzymują prawidłową postawę, mogłaby pomóc ograniczyć tzw. wyleganie zbóż, czyli przewracanie się łodyg przed zbiorem i związane z tym straty plonów.

Katarzyna Czechowicz (PAP)

kap/ agt/