Растения используют крохотные "рты", чтобы дышать: ученые впервые наблюдали процесс

В новом исследовании ученые из Университета Иллинойса в Урбана-Шампейн создали новый инструмент размером с ладонь, получивший название Stomata In-Sight. Утверждается, что он позволяет наблюдать за дыханием растений в режиме реального времени. Более того, авторы утверждают, что новая технология может помочь выявить генетические признаки, делающие сельскохозяйственные культуры более устойчивыми к глобальному изменению климата, пишет Live Science.

У Фокус. Технологии появился свой Telegram-канал. Подписывайтесь, чтобы не пропускать самые свежие и захватывающие новости из мира науки!

Продовольственная система человечества напрямую зависит от крошечных пор на листьях растений. Именно эти микроскопические поры, известные как устьица, регулируют количество углекислого газа, потребляемого растением, а также количество кислорода и водяного пара, выделяемого ими.

По словам соавтора исследования, биолога растений Эндрю Лики, именно поэтому так важно лучше понимать работу устьиц. Известно, что специальные клетки окружают поры растений, расширяясь и сжимаясь, чтобы открывать и закрывать устьица. Однако до сих пор ученые точное знают, как отдельные устьица регулируют поступление и отток питательных веществ из растений.

Чтобы лучше понять этот процесс, ученые разработали инструмент под названием Stomata In-Sight — прибор сочетает в себе микроскоп, систему измерения газового потока через устьица и машинный анализ изображений. В результате он способен измерить совокупную активность тысяч устьиц с точки зрения потоков углекислого газа и воды.

В ходе исследования ученые поместили небольшие кусочки листьев в климатически контролируемую камеру размером примерно с человеческую ладонь, подключенную к системе газообмена. Ученые также смогли изменять условия камеры, чтобы наблюдать, как устьица растений реагируют на изменения температуры, доступности воды и других параметров. Микроскоп находится снаружи камеры, наблюдая за ней, а машинный анализ идентифицирует устьица на изображениях микроскопа, ускоряя анализ.

На разработку нового инструмента ушло несколько лет, но оно того стоило. В результате ученые уже протестировали систему на листьях кукурузы и других культур. Полученные данные об устьицах также были использованы для генной инженерии сорго, чтобы растение потребляло меньше воды. Команде удалось идентифицировать гены, ответственные за плотностью устьиц на листьях сорго, а затем создать растения с более выраженными устьицами.

Впрочем, некоторые ученые скептически отнеслись к открытию. Например, профессор ботаники Бристольского университета Алистер Хетерингтон сомневается, что новый инструмент способен произвести революцию в изучении устьиц.