Кембридж изилдөөчүлөрү аарыларга көрүнгөн иридесценттик сигналдарды түзүү үчүн өсүмдүктөрдүн желекчелеринин бетинин химиясын жөнгө сала аларын көрсөтүштү.
Көпчүлүк гүлдөр түстүү болуп көрүнгөн жана чаңдаткычтарга визуалдык белги катары кызмат кылган пигменттерди чыгарса, кээ бир гүлдөр да гүлдүн желекчелеринин бетинде микроскопиялык үч өлчөмдүү оймо-чиймелерди жаратышат. Бул параллелдүү сызыктар адамдын көзүнө дайыма эле көрүнбөгөн, бирок аарыларга көрүнгөн иридесценттик оптикалык эффектти пайда кылуу үчүн жарыктын белгилүү бир толкун узундуктарын чагылдырат.
Чаңдаштыргычтардын көңүл буруусу үчүн көптөгөн атаандаштык бар жана дүйнөдөгү өсүмдүктөрдүн 35% жаныбарлардын чаңдаткычтарына таянарын эске алсак, өсүмдүктөрдүн чаңдаткычтарга жага турган желекчелердин үлгүлөрүн кантип түзөрүн түшүнүү келечектеги айыл чарба, биологиялык ар түрдүүлүк жана жаратылышты коргоо жаатындагы изилдөөлөрдү жана саясатты багыттоо үчүн маанилүү болушу мүмкүн.
Кембридждин Өсүмдүк илимдери департаментинде профессор Беверли Гловердин командасы жетектеген изилдөөлөр гүлдүн гүлдөрүнүн калыптандыруу көзгө көрүнгөндөн да көп экенин көрсөттү. Мурунку натыйжалар жука, коргоочу механикалык бүгө экенин көрсөттү кутикула жаш өсүп желекчелердин бетиндеги катмар микроскопиялык кыркалардын пайда болушуна түрткү болушу мүмкүн.
Бул жарым иреттүү кыркалар аарылар көрө алган көк-УК спектринде алсыз иридесценттүү көк-гало эффектин түзүү үчүн жарыктын ар кандай толкун узундуктарын чагылдырган дифракциялык торлордун ролун аткарышат. Бирок, эмне үчүн ал сызыктар кээ бир гүлдөрдүн ичинде гана, ал тургай, жалбырактардын айрым бөлүктөрүндө гана пайда болгону түшүнүксүз.
Бул изилдөөнү профессор Гловердин лабораториясында баштаган жана азыр Сенсбери лабораториясында өзүнүн изилдөө тобун жетектеп жаткан Эдвиж Мойруд австралиялык жергиликтүү гибискус Венеция маллоосун (Hibiscus trionum) кантип жана качан болорун түшүнүүгө аракет кылуу үчүн жаңы модель түр катары иштеп чыкты. бул наноструктуралар өнүгөт.
Доктор Мойруд: «Биздин алгачкы моделибиз клеткалардын канчалык чоңоюшу жана ал клеткалардын канча кутикуланы түзөрү сызыктардын пайда болушун көзөмөлдөгөн негизги факторлор экенин алдын ала айткан», - деди доктор Мойруд, «бирок биз моделди колдонуп сынай баштаганда. эксперименталдык иш Венециядагы маллодо биз алардын пайда болушу кутикуланын химиясына да абдан көз каранды экенин билдик, бул кутикула бүктөлүүнү пайда кылган күчтөргө кандай жооп берерине таасир этет».
«Биз изилдегиси келген кийинки суроо – наноструктура куруучу материал катары кутикуланын механикалык касиеттерин ар кандай химиялар кантип өзгөртө алат. Балким, ар кандай химиялык составдар ар кандай архитектуралуу кутикулага алып келиши мүмкүн же катуулугу ар башка, демек желекче өскөн сайын клеткалар сезген күчтөргө реакция кылуунун ар кандай жолдору бар».
Бул долбоор чогуу иштеген жана өсүмдүктөрдүн беттерин калыптандырууга мүмкүндүк берген процесстердин айкалышы бар экенин көрсөттү. Доктор Мойруд кошумчалагандай, "Өсүмдүктөр укмуштуудай химиктер жана бул натыйжалар алардын кутикуласынын химиясын кантип так тууралап, гүл жалбырактарында түрдүү текстураларды түзө аларын көрсөтүп турат. Микроскопиялык масштабда пайда болгон үлгүлөр чаңдаткычтар менен байланыштан баштап чөп жегичтерден же козгогучтардан коргонууга чейин бир катар функцияларды аткара алат.
"Алар эволюциялык диверсификациянын эң сонун мисалдары жана эксперименттер менен эсептөө моделдерин айкалыштыруу менен биз өсүмдүктөр аларды кантип ойлоп чыгара аларын бир аз жакшыраак түшүнө баштадык."
Жыйынтыктар жылы басылып чыгат Current Biology.
"Бул түшүнүктөр биологиялык ар түрдүүлүк үчүн да пайдалуу сактоо иштери анткени алар өсүмдүктөрдүн айлана-чөйрө менен кандайча өз ара аракеттенишээрин түшүндүрүүгө жардам берет”, - дейт Кембридж университетинин Ботаникалык бакчасынын директору профессор Гловер, анда изилдөөчүлөр биринчи жолу Венеция карагайынын иридессан гүлдөрүн байкашкан.
«Мисалы, бири-бири менен тыгыз байланышта болгон, бирок ар кайсы географиялык аймактарда өскөн түрлөрдүн гүл жалбырактары такыр башка болушу мүмкүн. Эмне үчүн гүл жалбырактары ар түрдүү экенин жана бул өсүмдүктөр менен алардын чаңдаткычтарынын ортосундагы мамилеге кандай таасир этиши мүмкүн экенин түшүнүү келечекте экологиялык системаларды башкаруу жана биологиялык ар түрдүүлүктү сактоо боюнча саясатты жакшыраак маалымдоого жардам берет.
3D желекчелеринин үлгүсүн эмнеге алып келерин иликтөө
Окумуштуулар изилдөөлөргө этаптуу мамиле жасашты. Алар алгач гүл гүлүнүн өнүгүшүн байкашкан жана клеткалар узартылганда кутикула үлгүлөрү пайда болоорун байкашкан, бул өсүү маанилүү экенин билдирген. Андан кийин алар клетканын кеңейиши жана кутикуланын калыңдыгы сыяктуу өсүү менен байланышкан физикалык параметрлерди өлчөө байкалган схемаларды адекваттуу түрдө алдын ала айта алабы же жокпу аныкташты жана алар мүмкүн эмес экенин аныкташты. Андан кийин алар эмне жетишпей жатканын аныктоо үчүн артка кадам ташташты.
Материалдын касиеттери, органикалык эмес же кутикула сыяктуу тирүү клеткалар тарабынан өндүрүлгөнбү, бул материалдын химиялык табиятынан көз каранды. Ушуну эске алып, изилдөөчүлөр кутикула химиясын карап көрүүнү чечишти жана бул чындап эле контролдоочу фактор экенин аныкташты. Бул үчүн, алар алгач химия тармагындагы жаңы ыкманы колдонуп, кутикуланын курамын желекченин өтө белгилүү чекиттеринде анализдешти. Бул карама-каршы текстуралуу (жылмакай же сызык) желекчелердин аймактары да бетинин химиясы боюнча айырмаланарын көрсөттү.
Жылмакай кутикула менен салыштырып, алар чаар кутикулада дигидрокси-пальмитин кислотасынын жана момдордун жогорку деңгээлдерине жана фенолдук кошулмалардын төмөн деңгээлин аныкташкан. Кутикуланын химиясы чындап эле маанилүү экенин текшерүү үчүн алар Гибискустагы трансгендик ыкманы пионер болуп, кутикуланын химиясын түздөн-түз өсүмдүктөрдө өзгөртүү үчүн, башка моделдеги Арабидопсисте кутикула молекулаларынын өндүрүшүн көзөмөлдөө үчүн белгилүү болгон гендерге окшош гендерди колдонуу менен.
Бул кутикуланын курамын жөн гана өзгөртүү менен, клетканын өсүшүн өзгөртпөстөн, кутикуланын текстурасын өзгөртүүгө болорун көрсөттү. Кутикула химиясы анын 3D бүктөлүшүн кантип көзөмөлдөй алат? Окумуштуулар кутикуланын өзгөрүшү деп ойлошот химия кутикуланын механикалык касиеттерине таасир этет, анткени, атайын аппараттын жардамы менен созулганда да, жапайы түрдөгү өсүмдүктөрдөн айырмаланып, жылмакай кутикула менен трансгендик желекчелер жылмакай бойдон кала берген.