Illés, Margaréta2019. július 20., szombat
Természet

Fény derült a kiszáradást tűrő növények titkaira

National Geographic Magyarország

A legtöbb növény nem éli túl, ha teljes vízmennyisége 40-70%-át elveszíti, a Haberle-virág (Haberlea rhodopensis) azonban akkor is életben marad, ha 90%-kal csökken a víztartalma. E tulajdonságának megértése a jövő mezőgazdaságát is segítheti.

A Haberle-virág harmadidőszaki maradványnövény, s csak a Balkán hegyvidéki területin él ma már.
Forrás: Wikipedia

A Haberle-virág (Haberlea rhodopensis) egy Balkánon őshonos harmadidőszaki maradványnövény, amely, mintegy 200 növénytársával együtt képes túlélni a szinte teljes kiszáradást hónapokon vagy akár éveken át, majd később, ha vizet kap, újra feléled és folytatja normális életét. A kiszáradás tűrésének vizsgálata a klímaváltozás miatt igencsak időszerű, hisz a megváltozó csapadékviszonyok, felboruló időjárási struktúrák a termesztett növényeinket elpusztítják, azonban a száradástűrés folyamatának megismerése elvezethet a tápláléknövények szárazságtűrővé tételéhez is. E céllal született meg a Scientific Reports-ban közzétett kutatás is.

A legtöbb növény nem éli túl, ha teljes vízmennyisége 40-70%-át elveszíti, a Haberle-virág azonban akkor is életben marad, ha 90%-kal csökken a víztartalma. A vízvesztés anatómiai, sejtszerkezeti és biokémiai változások sokaságával jár a növényekben, és víz nélkül a növény nem képes fenntartani az alapvető életfunkcióihoz szükséges sejtközi szállítást sem. Számtalan szárazságtűrő növény ezt a problémát úgy oldja meg, hogy szöveteiben nagy mennyiségű vizet képes tárolni, azonban a Haberle-virág egészen más stratégiával védekezik.

Ma már számos kifinomult mérési és vizsgálati technológia létezik, amelyekkel élő szövetek változásai követhetővé váltak, egy egészen új módszer, a látható és infravörös-közeli spektroszkópia alapú AquaPhotomics nevű mérési eljárás a különböző (szerves) anyagok víztartalmát és a vízmolekulák szerkezeti elrendeződését képes kimutatni. Az eljárást a japán Kobei Egyetem fejlesztette ki, és most ők álltak elő a Haberle-virág vizsgálati eredményével is.

A vízmolekulák hidrogénkötéseinek változásaiban mutatkozik meg a növény élettani reakciója a vízhiányra, illetve a víz körforgásának változásaira (valamint számos más stresszt okozó hatásra is), a mérésekkel láthatóvá válik, milyen folyamatok játszódnak le a növényben például hideg, vagy kiszáradás hatására.

Az Aquaphotomics nevű eljárással a levelek víztartalmát mérik
Forrás: Scientific Reports

 

A vizsgálatokban a Haberle-virág egy rokonát, a szárazságot nem toleráló Deinostigma eberhardtii reakcióit is vizsgálták, és a két növényfaj összehasonlításából derült ki, mi a szárazságtűrés titka. A Haberle-virág a megtartott vízben azok különböző molekulamennyiségből álló csoportjait eredeti arányukban őrizte meg, vagyis ugyanannyi dimer (2), trimer (3) vagy több egybekapcsolódott vízmolekulából álló elegy volt a növényben száradt állapotban is, mint nedvesen. A kontroll növény-rokon ugyanekkor összevissza fluktuáló molekularendszerű vízzel rendelkezett, semmilyen elrendezést nem mutatott benne a víz szerkezete.

A Haberle-virág a száradási folyamat során a szabad (magányos) vízmolekulák számát drasztikusan csökkentette, ezek azok, amelyek a legfontosabbak a növény anyagcsere-folyamataiban. A szabad vízmolekulák hiányában az anyagcsere leállt, a növény „hibernált” állapotba került. Míg a jól hidratált növényekben a szabad vízmolekulák aránya egységesen 57-58% körül mozgott, a Haberle-virágban ez a maximális kiszáradáskor 13%-ra csökkent, a rokon D. eberhardtii-ban viszont 52% volt. A kontroll rokon virágban nem álltak le az anyagcsere-folyamatok, viszont a víz mennyiségi hiányában nem volt képes a növény védekezni a stresszhatások ellen.

A Haberle-virág spektrumának részletesebb, nem csak a vízre kiterjedő elemzéséből kiviláglott, hogy a növényben a cukrok, fehérjék, aldehidek, ribozidok, és különféle metilált összetevők arányai is változtak a kiszáradás során, ezekről közismert, hogy a kiszáradást tűrő növényfajok védelmi rendszerének alapjai. A növényben az egyes cukrok például a sejtfalakat védik az oxidatív stressztől, és e cukrok növekvő koncentrációja is hozzájárul a virág életben maradásához, más cukrok pedig a sejtfolyadékok üvegszerűvé válásában játszanak szerepet. A cukrok mennyiségének változása a vízmolekulákban látott hidrogénkötések számával arányos volt, így feltehetően a cukroknak szerepük lehet abban, ahogy a növény átalakítja a vízmolekuláinak rendszerét a kiszáradás során.

A Gesneriaceae családjába tartozó Haberlea rhodopensis magyar vonatkozású növény, Fridvalszky Imre azonosította egy balkáni botanikai expedíció során a Rodope-hegységben begyűjtött példányt, a növényt pedig Haberle Károly botanikus tiszteletére nevezte el. A növény szárazságtűrését jelenleg az ELTE növénybiológusai is vizsgálják.

 

Forrás: Égen-Földön-Föld alatt

Hozzászólások

Szent László pénze, a Nummulitesek

Szent László pénze, a Nummulitesek

Az elmúlt századok során sok legenda kötődött hozzájuk

Eddig ismeretlen fafajt fedeztek fel Tanzániában

Eddig ismeretlen fafajt fedeztek fel Tanzániában

Mindössze 8 négyzetkilométeres hegyvidéki területen él, és egy erdészeti felmérés során bukkantak rá.

Egy apró, ám hangos állat az óceán mélyéről

Egy apró, ám hangos állat az óceán mélyéről

Egy új tanulmány szerint a Japán vizek mélyén élő férgek harcaik során az óceán egyik legerősebb zaját hozzák létre.

Ritka, gigantikus medúzát örökítettek meg

Ritka, gigantikus medúzát örökítettek meg

Búvárok egy csoportja Délnyugat-Anglia partjainál úszva egy kivételesen nagy medúzára bukkant.

Sötétebb színűek a gombák a hidegebb éghajlaton

Sötétebb színűek a gombák a hidegebb éghajlaton

A gombák világából azonban eddig senki se végzett a szín és a hőmérséklet közti összefüggésre vonatkozó vizsgálatokat.

National Geographic 2019. júliusi címlap

Előfizetés

A nyomtatott magazinra,
12 hónapra

8 220 Ft

Korábbi számok

National Geographic 2010. januári címlapNational Geographic 2010. februári címlapNational Geographic 2010. márciusi címlapNational Geographic 2010. áprilisi címlapNational Geographic 2010. májusi címlapNational Geographic 2010. júniusi címlapNational Geographic 2010. júliusi címlapNational Geographic 2010. augusztusi címlapNational Geographic 2010. szeptemberi címlapNational Geographic 2010. októberi címlapNational Geographic 2010. novemberi címlapNational Geographic 2010. decemberi címlapNational Geographic 2011. januári címlapNational Geographic 2011. februári címlapNational Geographic 2011. márciusi címlapNational Geographic 2011. áprilisi címlapNational Geographic 2011. májusi címlapNational Geographic 2011. júniusi címlapNational Geographic 2011. júliusi címlapNational Geographic 2011. augusztusi címlapNational Geographic 2011. szeptemberi címlapNational Geographic 2011. októberi címlapNational Geographic 2011. novemberi címlapNational Geographic 2011. decemberi címlapNational Geographic 2012. januári címlapNational Geographic 2012. februári címlapNational Geographic 2012. márciusi címlapNational Geographic 2012. áprilisi címlapNational Geographic 2012. májusi címlapNational Geographic 2012. júniusi címlapNational Geographic 2012. júliusi címlapNational Geographic 2012. augusztusi címlapNational Geographic 2012. szeptemberi címlapNational Geographic 2012. októberi címlapNational Geographic 2012. novemberi címlapNational Geographic 2012. decemberi címlapNational Geographic 2013. januári címlapNational Geographic 2013. februári címlapNational Geographic 2013. márciusi címlapNational Geographic 2013. áprilisi címlapNational Geographic 2013. májusi címlapNational Geographic 2013. júniusi címlapNational Geographic 2013. júliusi címlapNational Geographic 2013. augusztusi címlapNational Geographic 2013. szeptemberi címlapNational Geographic 2013. októberi címlapNational Geographic 2013. novemberi címlapNational Geographic 2013. decemberi címlapNational Geographic 2014. januári címlapNational Geographic 2014. februári címlapNational Geographic 2014. márciusi címlapNational Geographic 2014. áprilisi címlapNational Geographic 2014. májusi címlapNational Geographic 2014. júniusi címlapNational Geographic 2014. júliusi címlapNational Geographic 2014. augusztusi címlapNational Geographic 2014. szeptemberi címlapNational Geographic 2014. októberi címlapNational Geographic 2014. novemberi címlapNational Geographic 2014. decemberi címlapNational Geographic 2015. januári címlapNational Geographic 2015. februári címlapNational Geographic 2015. márciusi címlapNational Geographic 2015. áprilisi címlapNational Geographic 2015. májusi címlapNational Geographic 2015. júniusi címlapNational Geographic 2015. júliusi címlapNational Geographic 2015. augusztusi címlapNational Geographic 2015. szeptemberi címlapNational Geographic 2015. októberi címlapNational Geographic 2015. novemberi címlapNational Geographic 2015. decemberi címlapNational Geographic 2016. januári címlapNational Geographic 2016. februári címlapNational Geographic 2016. márciusi címlapNational Geographic 2016. áprilisi címlapNational Geographic 2016. májusi címlapNational Geographic 2016. júniusi címlapNational Geographic 2016. júliusi címlapNational Geographic 2016. augusztusi címlapNational Geographic 2016. szeptemberi címlapNational Geographic 2016. októberi címlapNational Geographic 2016. novemberi címlapNational Geographic 2016. decemberi címlapNational Geographic 2017. januári címlapNational Geographic 2017. februári címlapNational Geographic 2017. márciusi címlapNational Geographic 2017. áprilisi címlapNational Geographic 2017. májusi címlapNational Geographic 2017. júniusi címlapNational Geographic 2017. júliusi címlapNational Geographic 2017. augusztusi címlapNational Geographic 2017. szeptemberi címlapNational Geographic 2017. októberi címlapNational Geographic 2017. novemberi címlapNational Geographic 2017. decemberi címlapNational Geographic 2018. januári címlapNational Geographic 2018. februári címlapNational Geographic 2018. márciusi címlapNational Geographic 2018. áprilisi címlapNational Geographic 2018. májusi címlapNational Geographic 2018. júniusi címlapNational Geographic 2018. júliusi címlapNational Geographic 2018. augusztusi címlapNational Geographic 2018. szeptemberi címlapNational Geographic 2018. októberi címlapNational Geographic 2018. novemberi címlapNational Geographic 2018. decemberi címlapNational Geographic 2019. januári címlapNational Geographic 2019. februári címlapNational Geographic 2019. márciusi címlapNational Geographic 2019. áprilisi címlapNational Geographic 2019. májusi címlapNational Geographic 2019. júniusi címlapNational Geographic 2019. júliusi címlap

Hírlevél feliratkozás

Kérjük, erősítsd meg a feliratkozásod az e-mailben kapott linkre kattintva!

Kövess minket