Liście klonu, kasztanowca, lipy czy dębu? Wszystkie na swojej powierzchni mają charakterystyczne linie, przypominające żyłki. To nie tylko ozdoba, ale element niezbędny roślinom do życia, transportujący w nich rozmaite substancje. Naukowcy szukają mechanizmów tłumaczących powstawanie tych wzorów.
Liście wszystkich roślin – choć tak różne – mają charakterystyczne linie na swojej powierzchni. Zna je każdy, kto choć raz przyglądał się liściom. Te charakterystyczne wzory to elementy tzw. systemu waskularnego roślin. Na liściach widać je najlepiej, ale znajdują się w każdej części roślin – łodydze czy korzeniach. Tam jednak pozostają niewidoczne.
„System waskularny składa się z ciągu komórek, przez które następuje transport różnych substancji w roślinie: wody, cukrów, hormonów i białek. Przez to może nam przypominać nieco układ krążenia u zwierząt. Jest on niezbędny do funkcjonowania każdej rośliny i rozrasta się w miarę rozwoju każdego z jej organów. W momencie powstania nowego organu zaczyna się tworzenie jego systemu waskularnego” – mówi PAP dr Agata Burian z Uniwersytetu Śląskiego w Katowicach.
Co więcej – jak wyjaśnia badaczka – system waskularny może determinować ułożenie liści na łodydze oraz wpływać na tworzenie się nowych wzorów – „nerwów” w liściach. Gdy przyjrzymy się roślinom nieco wnikliwiej, to widać, że poszczególne ich elementy – np. wyrastające z łodygi liście – nie są ułożone przypadkowo, ale w ściśle określonym porządku. Tworzą konkretny wzór. Najczęściej spotykanym z nich jest wzór spiralny, ale są też takie, w których organy usytuowane są na łodygach naprzeciwko siebie. Zależą one od rozmiarów liści lub łodygi i gatunku rośliny.
Liście powstają w wierzchołkach pędu, gdzie znajdują się tzw. merystemy. Te zawierają tzw. komórki niezróżnicowane, które się dzielą i dają początek wszystkim organom nadziemnym roślin. „Chcemy powrócić do klasycznych hipotez, które podkreślają udział systemu waskularnego pędu w tworzeniu organów. Przypuszczamy, że z istniejącego już systemu waskularnego płyną pewne sygnały, które są transportowane do części wierzchołkowych pędu i tam odpowiadają za tworzenie nowych organów i rozbudowywanie samego systemu waskularnego” – opisuje dr Agata Burian.
„Spróbujemy znaleźć wspólne mechanizmy tłumaczące powstawanie różnych wzorów tworzących się na łodydze i w liściach. Dziś istnieje dużo hipotez na ten temat, natomiast my chcielibyśmy je ujednolicić. Całkiem możliwe, że istnieje jeden wspólny mechanizm, który te procesy reguluje” – tłumaczy dr Burian, która na badania systemu waskularnego roślin otrzymała dofinansowanie Narodowego Centrum Nauki.
Naukowcy zaczną swoje badania od tzw. roślin modelowych, m.in. rzodkiewnika pospolitego, ale będą też badali pomidora i kukurydzę. Za pomocą mikroskopu konfokalnego zamierzają skanować laserem fragment rośliny ze znakowanymi genetycznie komórkami tworzącymi system waskularny. W ten sposób uzyskają informację nie tylko na temat powierzchniowej warstwy komórek, ale też o komórkach znajdujących się wewnątrz organu.
„Na podstawie obrazów z mikroskopu będziemy dokonywali analizy ilościowej i jakościowej procesów komórkowych oraz prześledzimy wczesne etapy tworzenia systemu waskularnego i liści. Wyniki otrzymane z badań biologicznych będziemy wykorzystywali do fizyczno-matematycznych modeli i symulacji komputerowych, które umożliwią nam testowanie naszych hipotez” – opisuje badaczka. „To badania podstawowe. Uważamy jednak, że ich wyniki mogą być istotne nie tylko dla biologii rozwoju roślin, ale też dla fizjologii, a nabyta wiedza może być w przyszłości wykorzystana praktycznie, np. w rolnictwie” – przewiduje.
PAP – Nauka w Polsce, Ewelina Krajczyńska
